高中物理 第六章 万有引力定律 万有引力理论的成就学案新人教版必修2

高中物理第六章万有引力定律万有引力理论的成就学案新人教版必修2
【学习目标】
1、会用万有引力定律计算天体的质量。

2、掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知识研究天体问题的思路、方法。

3、了解万有引力定律在天文学上的重要应用。

【学习重难点】
重点：运用万有引力定律计算天体的质量。

难点：在具体的天体运动中应用万有引力定律解决问题。

【问题导学】
目标一：科学真是迷人
1、如果不考虑地球的自转，如何通过地面上质量为m的物体计算地球的质量？如果考虑地球的自转，那么受力会有什么影响？
2、卡文迪许是如何称量地球质量的？（阅读课本41页）
3、物体在天体表面时受到的重力近似等于万有引力，万有引力分解为两个分力：重力:G=mg 和物体随地球自转的向心力Fn: 结论：向心力远小于重力,万有引力近似等于重力,因此不考虑(忽略)地球自转的影响目标二: 计算天体的质量
1、计算太阳的质量：设太阳的质量M，m是某个行星的质量，r是它们之间的距离，T是行星绕太阳公转的周期
2、计算天体质量的两条基本思路①行星（或卫星）做匀速圆周运动所需的向心力由万有引力提供可求出中心天体的质量！！！②物体在天体表面时受到的重力等于万有引力黄金代换式：GM＝gR2g---------天体表面的重力加速度R--------天体的半径目标三：发现未知天体(1)现象问题的发现天文学家在用牛顿的引力理论分析天王星运动时，发现单用大阳和其他行星对它的引力作用，并不能圆满地作出解释、用万有引力定律计算出来的天王星的轨道与实际观测到的结果不相符，发生了偏离、(2)两种观点猜想与假设一是万有引力定律不准确；二是万有引力定律没有问题，只是天王星轨道外有未知的行星吸引天王星，使其轨道发生偏离、(3)亚当斯和勒维耶的计算及预言科学推理、亚当斯和勒维耶相信未知行星的存在，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、 (4)伽勒的发现实践检验1846年9月23日晚，德国科学家伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了海王星，和预言的位置只差1度、人们称其为“笔尖下发现的行星” 。

反思小结：
基础题（一看就懂，一做就会）
1、下列说法正确的是:（）
A、天王星是人们根据万有引力定律计算的轨道而发现的
B、海王星及冥王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发
现的
C、天王星的运行轨道偏离根据万有引力计算出来的轨道，其
原因是由于天王星受到轨道外面的其他行星的引力作用
D、以上说法都不正确
2、已知引力常数G和下列各组数据，能计算出地球质量的是: ( )
A、地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的距离
B、月球绕地球运行的周期及月球离地球的距离
C、人造地球卫星在地面附近绕行的速度及运行周期
D、人造地球卫星在地面附近绕行的运行周期
3、某行星的卫星，在靠近行星表面轨道上运行、若要计算行
星的密度，唯一要测量出的物理量是: ( )
A、行星的半径
B、卫星的半径
C、卫星运行的线速度
D、卫星运行的周期
4、已知引力常量G=
6、6710-11Nm2/kg2，重力加速度g=
9、8m/s2，地球半径R=
6、4106m，则可知地球质量的数量级是: ( )
A、1018kg
B、1020kg
C、1022kg
D、1024kg
5、若地球绕太阳公转周期及公转轨道半径分别为T和R，月球绕地球公转周期和公转轨道半径分别为t和r，则太阳质量与地球质量之比M日/M地为: ( )
A、
B、
C、
D、6、离地面高度h处的重力加速度是地球表面重力加速度的1/2，则高度是地球半径的: ( )
A、2倍
B、1/2倍
C、倍
D、（－1）倍达标题（跳起来，摘下丰收果）
8、太空中有一颗绕恒星做匀速圆周运动的行星，此行星上一昼夜的时间是6h、在行星的赤道处用弹簧秤测量物体的重力的读数比在两极时测量的读数小10%、已知引力常量G＝
6、6710－11Nm2/kg2，求此行星的平均密度、9、设想人类开发月球，不断地把月球上的矿藏搬运到地球上，假定经过长时间开采后，地球仍可看作是均匀球体，月球仍沿开采前的圆轨道运动，则与开采前相比( )
A、地球与月球间的万有引力将变大
B、地球与月球间的万有引力将变小
C、月球绕地球运动的周期将变长
D、月球绕地球运动的周期将变短
10、假设火星和地球都是球体，火星质量M火和地球质量M 地之比为M火/M地＝p，火星半径R火和地球半径R地之比为R火/R地＝q，那么火星表面处的重力加速度g火和地球表面处的重力加速度g地之比g火/g地等于( )
A、p/q2
B、pq2
C、p/q
D、pq
11、宇航员乘坐宇宙飞船到某行星考察,当宇宙飞船在靠近该星球表面空间做匀速圆周运动时，测得环绕周期为T。

当飞船降落在该星球表面时,用弹簧测力计称得质量为m的砝码受到的重力为F,试根据以上数据求该行星的质量。

(引力常量为G)拓展题（勇往直前，试一试）
12、宇航员站在一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出一个小球，经过时间t，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为L。

若抛出时的初速度增大为原来的2倍，则抛出点与落地点之间的距离为L。

已知两落地点在同一水平面上，该星球的半径为R，引力常数为G，求该星球的质量M。

13、我们的银河系中的恒星大约四分之一是双星，有一种双星，质量分别为m1和m2的两个星球，绕同一圆心做匀速圆周运动，它们之间的距离恒为L，不考虑其他星体的影响，两颗星的轨道半径和周期各是多少？(引力常量为G)。