第七章 3　万有引力理论的成就（课件+学案）

3　万有引力理论的成就 [定位·学习目标]　1.通过阅读教材,理解“称量地球质量”的基本思路,了解万有引力定律在天文学上的重要应用,形成物理观念。2.通过理解计算太阳质量的基本思路,能将天体问题中的对象和过程转换成相关模型后进行求解,形成科学探究思维。3.通过认识万有引力定律的科学成就,体会科学的迷人魅力,进一步认识运动与相互作用的观念,体会科学理论在指导实践过程中的作用。 知识点一�———�称量”地球的质量 探究新知 1.理论:若不考虑地球自转的影响,地面上质量为m的物体所受的重力mg等于地球对物体的引力。 2.关系式:mg=G,整理可得m地=,只要知道g、R、G的值,就可计算出地球的质量。 3.推广:若知道某星球表面的重力加速度g和星球半径R,可计算出该星球的质量m星=。 正误辨析 (1)地球表面的物体所受重力必然等于地球对它的万有引力。(　×　) (2)牛顿被称作第一个称出地球质量的人。(　×　) (3)已知月球表面的重力加速度和月球绕地球转动的轨道半径,可以求出月球的质量。(　×　) 知识点二　计算天体的质量 探究新知 1.原理:质量为m的行星绕太阳做匀速圆周运动时,行星与太阳间的万有引力充当向心力。 2.关系式:=mr,整理可得m太=,只要知道引力常量G,行星绕太阳运动的周期T和轨道半径r就可以计算出太阳的质量。 3.推广:若已知卫星绕行星运动的周期T和卫星的轨道半径r,可计算行星的质量M,公式是M=。 正误辨析 (1)绕行星匀速转动的卫星,万有引力提供向心力。(　√　) (2)若只知道某行星的自转周期和行星绕太阳做圆周运动的半径,则可以求出太阳的质量。(　×　) (3)利用月球绕地球转动,可求出地球的质量。(　√　) 知识点三　发现未知天体及预言哈雷彗星回归 探究新知 1.海王星的发现 英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维耶根据天王星的观测资料,各自独立地利用万有引力定律计算出这颗“新”行星的轨道。1846年 9月23日晚,德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星———海王星。 2.其他天体的发现 近100年来,人们在海王星的轨道之外又发现了冥王星、阋神星等几个较大的天体。 3.预言哈雷彗星回归 英国天文学家哈雷从1337年到1698年的彗星记录中挑选了24颗彗星,依据万有引力定律,计算了它们的轨道,并发现1531年、1607年和1682年出现的这三颗彗星的轨道看起来如出一辙,他大胆预言这三次出现的彗星是同一颗星,周期约为76 年。 正误辨析 (1)天王星是依据万有引力定律计算的轨道而发现的。(　×　) (2)海王星的发现和彗星的“按时回归”确立了万有引力定律的地位。(　√　) (3)牛顿根据万有引力定律计算出了海王星的轨道。(　×　) 要点一　天体质量和密度的计算 情境探究 卡文迪什在实验室测出了引力常量G的值,他把自己的实验说成是“称量地球的重量”。 探究:(1)他“称量”的依据是什么 (2) 若已知地球表面重力加速度g、地球半径R、引力常量G,求地球的质量和密度。 【答案】 (1)若忽略地球自转的影响,在地球表面上物体受到的重力等于地球对物体的万有引力。 (2)由mg=G,得m地=,ρ===。 要点归纳 1.“自力更生”法(g-R):利用天体表面的重力加速度g和天体半径R。 (1)由G=mg得天体质量M=。 (2)天体密度ρ===。 2.“借助外援”法(T-r):测出行星(或卫星)绕天体做匀速圆周运动的周期T和半径r。 (1)由G=mr得天体的质量M=。 (2)若已知天体的半径R,则天体的密度ρ===。 (3)若行星(或卫星)绕天体表面运行时,可认为轨道半径r等于天体半径R,则天体密度ρ=,可见,只要测出行星(或卫星)环绕天体表面运动的周期T,就可估算出中心天体的密度。 典例研习 [例1] (天体质量的计算)我国计划在2030年前实现载人登陆月球开展科学探索,其后将探索建造月球科研试验站,这极大地提高了同学们对月球的关注程度。以下是某同学就有关月 ... ...