高中物理 第3章 万有引力定律及其应用 第二节 万有引力定律的应用课件 粤教版必修2.pptx

GM ＝_____r___．
(2)结果：用地球半径 R 代表近地卫星到地心的距离
r，可算出：v＝
6.67×10－11×5.98×1024 6.4×106
m/s＝7.9 km/s.
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3．宇宙速度.
宇宙速度 数值
意义
第一宇宙
卫星在地球表面附近绕地球
7.9 km/s
速度
做匀速圆周运动的速度
第二宇宙
使卫星挣脱地球引力束缚的
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物体要摆脱太阳引力的束缚必须能够达到第三宇宙 速度，故 D 错误．故选 B.
答案：B
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拓展一 天体质量和密度的计算
讨论下列问题： (1)如果知道重力加速度 g 的数值，你能求出地球的 质量吗？如果能，还需要知道哪些物理量？ (2)如何能测得地球的密度呢？
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GMm
gR2
提示：(1)能，由 mg＝ R2 得 M＝ G 故还需要知道
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小试身手 1．若已知月球绕地球运动可近似看作匀速圆周运 动，并且已知月球的轨道半径 r，它绕地球运动的周期 T， 引力常量是 G，由此可以测出( ) A．月球的质量 m＝πGT2r23 B．地球的质量 M＝4GπT22r3
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C．月球的平均密度 ρ＝G3πT2 解D．析地：球根的据平万均有密引度力提ρ′＝供G3向πT心2 力，可得GMr2m＝m4Tπ22
11.2 km/s
速度
最小地面发射速度
ห้องสมุดไป่ตู้
第三宇
使卫星挣脱太阳引力束缚的
16.7 km/s
宙速度
最小地面发射速度
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判断正误 (1)第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最大 环绕速度．(√) (2)第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时的最大 环绕速度．(×) (3) 第 三 宇 宙 速 度 是 发 射 人 造 地 球 卫 星 的 最 大 速 度．(×)
难点 1.天体密度的计算方 法. 2.地球同步卫星特点 的理解.
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知识点一 计算天体的质量
提炼知识
1．地球质量的计算：月球绕地球做匀速圆周运动的
向心力是由它们之间的万有引力提供的，根据 GMr2m＝
2π2
m
T
r
可得
M＝4GπT2r23知道月球绕地球运动的周期
T
以及
它和地球之间的距离 r 就可以算出地球的质量．
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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．
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判断正误 (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．(×)
4π2r3 r，故可知地球质量 M＝ GT2 ，但不能求得月球质量，因 不清楚月球的质量，以及月球、地球的半径大小，所以无 法求密度．
答案：B 8
知识点二 发现未知天体 提炼知识 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，利用 万有引力定律计算出天王星外“新”行星的轨道.1846 年 9 月 23 日，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．
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2．行星(或中心天体)的质量计算：已知卫星绕行星(或 行星绕中心天体)运动的周期和卫星与行星(或行星与中 心天体)之间的距离，同样可以计算出行星(或中心天体) 的质量．
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判断正误 (1)牛顿发现了万有引力定律，同时测出了地球的质 量．(×) (2)根据行星绕太阳运动的周期和半径可以求出太阳 的质量和密度(×) (3)根据行星绕太阳运动的周期和半径可以求出太阳 的质量(√)
答案：AC
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知识点三 人造卫星和宇宙速度 提炼知识 1.牛顿的设想：如图所示，把物体 水平抛出，如果速度足够大，物体就不再 落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星．
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2．近地卫星的速度． (1)原理：飞行器绕地球做匀速圆周运动，运动所需 的向心力由万有引力提供，所以 mvr2＝_G__M_r_2m__，解得 v
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小试身手 3．第一宇宙速度是( ) A．物体在宇宙中所能达到的最高速度 B．物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具 有的速度 C．物体摆脱地球引力所必须具有的速度 D．物体摆脱太阳引力所必须具有的速度
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解析：第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球运动的最 大速度，即为在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具 有的速度，同时也是发射卫星的最小速度，而不是物体在 宇宙中所能达到的最高速度，故 A 错误，B 正确．物体 要脱离地球引力的束缚，逃逸到地球的引力之外，最小的 速度是第二宇宙速度，故 C 错误．
地球的半径 R 和万有引力常量 G.
(2)利用 ρ＝43πMR3求出．
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1．天体质量和密度的计算： (1)“g、R”计算法：利用天体表面的物体所受重力 约等于万有引力，有 M＝gGR2，解得 ρ＝4π3gRG. (2)“T、r”计算法：利用绕天体运动的卫星所需的 向心力由万有引力提供，再结合匀速圆周运动知识，有 M＝4GπT22r3，解得 ρ＝G3πT2Rr33(R 表示天体半径)．
第三章 万有引力定律及其应 用
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第二节 万有引力定律的应用
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学习目标
1.会用万有引力定 律计算天体的质量. 2.了解海王星和冥 王星的发现过程. 3.知道三种宇宙速 度的含义. 4.会推导应用第一 宇宙速度公式. 5.理解卫星的运行 规律和地球同步卫 星的特点应用.
重点难点
重点 1.万有引力提供向心 力、天体运动的处理 思路. 2.地球、太阳等中心 天体质量的计算. 3.对三个宇宙速度的 理解，有关第一宇宙 速度的计算问题．
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小试身手
2．(多选)下列说法正确的是( ) A．海王星和冥王星是人们依据万有引力定律计算出 轨道而发现的 B．天王星是人们依据万有引力定律计算出轨道发现 的 C．天王星的运行轨道偏离根据万有引力定律计算出 来的轨道，其原因是天王星受到轨道外面其他行星的引 力作用 D．以上说法都不对
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解析：海王星和冥王星都是人们先根据万有引力定律 计算出轨道，然后又被天文工作者观察到的．天王星是人 们通过望远镜观察发现的．在发现海王星的过程中，天王 星的运行轨道偏离根据万有引力定律计算出来的轨道，引 起了人们的思考，推测天王星外面存在其他行星．综上所 述，选项 A、C 正确．