高中物理第六章同步導(dǎo)學案：萬有引力理論的成就

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精6。4萬有引力理論的成就學習目標了解萬有引力定律在天文學上的應(yīng)用、會用萬有引力定律計算天體的質(zhì)量和密度、通過求解太陽。地球的質(zhì)量，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的運用能力。通過學習用萬有引力定律發(fā)現(xiàn)未知天體的過程，懂得理論來源于實踐，反過來又可以指導(dǎo)實踐的辨證唯物主義觀點激情投入，交流、討論。掌握綜合運用萬有引力定律和圓周運動學知識分析具體問題的方法學習重點:掌握綜合運用萬有引力定律和圓周運動學知識分析具體問題的方法學習難點：掌握綜合運用萬有引力定律和圓周運動學知識分析具體問題的方法預(yù)習案一。天體質(zhì)量的估算對一個物體的物理特性進行測量的方法主要有兩種：直接測量和間接測量。而直接測量往往很困難，無法測出結(jié)果，所以間接測量就成為一種非常有用的方法，但間接測量需要科學方法和科學理論作為依據(jù)。1:求天體質(zhì)量的方法主要有兩種:一種方法是在不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響時，地面上物體受到的引力大小等于物體的重力，,即引力=重力:mg=GMm/R2;已知地球表面的重力加速度為g,引力常量為G，地球半徑為R,則地球質(zhì)量M==gR2/G；另一種方法是根據(jù)天體的圓周運動，即其向心力由萬有引力提供：某行星的一顆小衛(wèi)星在半徑為r的圓軌道上繞行星運行，運行的周期是T.已知引力常量為G，這個行星的質(zhì)量M=4π2r3/GT22：卡文迪許用扭秤測量了鉛球間的作用力大小，得到了引力常量G，進而計算了地球的質(zhì)量。從而使得萬有引力定律進入定量計算領(lǐng)域，有了更實用的意義.3：天體表面的重力加速度,某行星表面物體受到行星的引力大小等于物體在該行星表面的重力，解得：.式中M為行星質(zhì)量，R為行星半徑二．未知天體的發(fā)現(xiàn)：問題的發(fā)現(xiàn)：天文學家在用牛頓的引力理論分析天王星運動時，發(fā)現(xiàn)用萬有引力定律計算出來的天王星的軌道與實際觀測到的結(jié)果不相符，發(fā)生了偏離。兩種觀點:一是萬有引力定律不準確;二是萬有引力定律沒有問題，只是天王星軌道外有未知的行星吸引天王星,使其軌道發(fā)生偏離。亞當斯和勒維耶的計算及預(yù)言：亞當斯和勒維耶相信未知行星的存在（即第二種假設(shè)）。他們根據(jù)天王星的觀測資料,各自獨立地利用萬有引力定律計算出這顆“新"行星的軌道。伽勒的發(fā)現(xiàn):1846年，德國科學家伽勒在勒維耶預(yù)言的位置附近發(fā)現(xiàn)了海王星.和預(yù)言的位置只差1度。在理論指導(dǎo)下進行有目的的觀察，用觀察到的事實結(jié)果驗證了萬有引力定律的準確性.1930年，湯姆根據(jù)洛韋爾對海王星軌道異常的分析,發(fā)現(xiàn)了冥王星。未知天體的發(fā)現(xiàn)是根據(jù)已知天體的軌道偏離,由萬有引力定律推測并計算未知天體的軌道并預(yù)言它的位置從而發(fā)現(xiàn)未知天體。探究案：探究一：解決天體運動問題的基本思路很多天體運動都可以近似地看成圓周運動，其向心力由萬有引力提供探究二：如何估算天體的密度?一艘宇宙飛船飛近某一個不知名的行星,并進入靠近該行星表面的圓形軌道，宇航員進行預(yù)定的考察工作，宇航員能不能僅用一只表通過測定時間來測定該行星的密度?說明理由及推導(dǎo)過程.ρ=3π/GT2假如一個近地衛(wèi)星(離地高度忽略，運動半徑等于地球半徑R）的運行周期是T.有:，解得地球質(zhì)量為___________;由于地球的體積為可以計算地球的密度為：______________。計算天體質(zhì)量（或密度)。應(yīng)用萬有引力定律計算天體質(zhì)量的基本思路和方法是將圍繞某天體的行星的運動看成圓周運動，根據(jù)行星運動的向心力由它們間的萬有引力提供建立方程，求出天體質(zhì)量(或密度）。過關(guān)檢測案1．物體在月球表面的重力加速度是在地球表面的重力加速度的1/6,這說明了(）A．地球的半徑是月球半徑的6倍B．地球的質(zhì)量是月球質(zhì)量的6倍C．月球吸引地球的力是地球吸引月球的力的1/6D．物體在月球表面的重力是其在地球表面的重力的1/62．關(guān)于天體的運動，下列敘述正確的是（）A．地球是靜止的，是宇宙的中心B．太陽是宇宙的中心C．地球繞太陽做勻速圓周運動D．九大行星都繞太陽運動，其軌道是橢圓3．假設(shè)火星和地球都是球體,火星質(zhì)量M火和地球質(zhì)量M地之比為M火/M地＝p，火星半徑R火和地球半徑R地之比為R火/R地＝q，那么火星表面處的重力加速度g火和地球表面處的重力加速度g地之比g火/g地等于（）A．p/q2 B．pq2C．p/q D．4．為了計算地球的質(zhì)量必須知道一些數(shù)據(jù)，下列各組數(shù)據(jù)加上已知的萬有引力常量為G，可以計算地球質(zhì)量的是（）A．地球繞太陽運行的周期T和地球離太陽中心的距離RB．月球繞地球運行的周期T和月球離地球中心的距離RC．人造地球衛(wèi)星在地面附近運行的速度v和運行周期TD．地球自轉(zhuǎn)周期T和地球的平均密度ρ5。假設(shè)地球的質(zhì)量不變,而地球的半徑增大到原來的2倍。那么從地球發(fā)射人造衛(wèi)星的第一宇宙速度的大小應(yīng)為原來的()A.倍B.倍C.倍D。2倍6.若已知地球半徑為R,地球繞太陽公轉(zhuǎn)的半徑為r