資源簡介

(共47張PPT)
第七章　萬有引力與宇宙航行
3.萬有引力理論的成就
目標導航：1.理解“稱量地球質量”的基本思路，了解萬有引力定律在天文學上的重 要應用.（科學思維） 2.理解計算太陽質量的基本思路，能將天體運動轉化成相關模 型后進行求解.（科學思維） 3.認識萬有引力定律的科學成就，體會科學的迷人魅 力，進一步認識運動與相互作用的觀念.（科學態度與責任）
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研習任務一
情境　導學
觀察下面兩幅圖片，請思考：
（1）如果知道地球表面的重力加速度和地球半徑，你能否求出地球的質量？
（2）利用第二幅圖如何能測得太陽的質量呢？
深化　理解
1. 天體質量的計算
（2）“借助外援法”：借助繞中心天體做圓周運動的行星或衛星計算中心天體的質 量，常見的情況：
研習　經典
角度1　“自力更生法”
A
角度2　“借助外援法”
AD
B. M
C. 2M
A
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研習任務二
情境　導學
如圖所示，行星在圍繞太陽做勻速圓周運動.
　?。?）行星繞恒星做勻速圓周運動時線速度的大小是由什么因素決定的？
　　（2）行星、衛星繞中心天體運動時的線速度、角速度、周期和向心加速度與自 身質量有關嗎？
提示：無關.
深化　理解
1. 解決天體問題的基本思路
一般行星或衛星的運動可看作勻速圓周運動，所需向心力由中心天體對它的萬有引力 提供.
2. 常用關系
3. 四個重要結論：設質量為m的天體繞另一質量為M的中心天體做半徑為r的勻速圓 周運動.
以上結論可總結為“一定四定，越遠越慢”.
研習　經典
C
A
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研習任務三
知識　梳理
2. 其他天體的發現：近100年來，人們在海王星的軌道之外又發現了 、鬩 神星等幾個較大的天體.
3. 哈雷彗星回歸
亞當斯　
勒維耶
伽勒　
海王星　
冥王星　
英國天文學家哈雷計算出在1531年、1607年和1682年出現的三顆彗星的軌道如出一 轍，并預言這三次出現的彗星是同一顆星，周期約為76年，還預言它將于1758年底或 1759年初再次回歸.1759年3月這顆彗星如期通過了近日點，它最近一次回歸是1986 年，它的下次回歸將在2061年左右.
研習　經典
A. 天王星和海王星都是運用萬有引力定律，經過大量計算以后而發現的
B. 在18世紀已經發現的七顆行星中，人們發現第七顆行星——天王星的運動軌道總 是同根據萬有引力定律計算出來的結果有比較大的偏差，于是有人推測，在天王 星軌道外還有一顆行星，是它的存在引起了上述偏差
C. 第八顆行星是牛頓運用自己發現的萬有引力定律，經過大量計算而發現的
D. 天王星是英國劍橋大學的學生亞當斯和法國年輕的天文學家勒維耶合作研究后共 同發現的
B
[解析]　天王星是在1781年發現的，而卡文迪什測出引力常量G的值是在1798年，在 此之前人們還不能用萬有引力定律做有實際意義的計算，A錯誤；太陽系的第八顆行 星即海王星，是由英國劍橋大學的學生亞當斯和法國年輕的天文學家勒維耶各自獨立 地利用萬有引力定律計算出軌道，由德國的伽勒在勒維耶預言的位置附近首先發現 的，C、D錯誤，B正確.
知識　構建
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課堂強研習 合作學習 精研重難
課后提素養
A. 海王星是人們直接應用萬有引力定律計算出軌道而發現的
B. 天王星是人們依據萬有引力定律計算出軌道而發現的
C. 海王星是人們經過長期的太空觀測而發現的
D. 天王星的運行軌道與由萬有引力定律計算的軌道存在偏差，其原因是天王星受到 軌道外的行星的引力作用，由此人們發現了海王星
解析：由行星的發現歷史可知，天王星并不是根據萬有引力定律計算出軌道而發現 的；海王星不是通過觀測發現，也不是直接由萬有引力定律計算出軌道而發現的，而 是人們發現天王星的實際軌道與理論軌道存在偏差，然后運用萬有引力定律計算出 “新”星的軌道，從而發現了海王星.由此可知，A、B、C錯誤，D正確.
D
A. 5×1017 kg B. 5×1026 kg
C. 7×1033 kg D. 4×1036 kg
B
A. 核心艙的質量和繞地半徑
B. 核心艙的質量和繞地周期
C. 核心艙的繞地角速度和繞地周期
D. 核心艙的繞地線速度和繞地半徑
D
B
A. 軌道周長之比為2∶3
D. 向心加速度大小之比為9∶4
C
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課時作業（十二）　萬有引力理論的成就
[基礎訓練]
A. 1018 kg B. 1020 kg C. 1022 kg D. 1024 kg
而在地球表面，物體所受的重力約等于地球對物體的吸引力：F＝mg ②
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A. 火星表面重力加速度的數值比地球表面的小
B. 火星公轉的周期比地球的長
C. 火星公轉的線速度比地球的大
D. 火星公轉的向心加速度比地球的大
AB
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7. 繼神秘的火星之后，今年土星也成了全世界關注的焦點！經過近7年35.2億公里在 太空中風塵仆仆地穿行后，美航天局和歐航天局合作研究的“卡西尼”號土星探測器 于美國東部時間6月30日（北京時間7月1日）抵達預定軌道，開始“拜訪”土星及其 衛星家族.這是人類首次針對土星及其31顆已知衛星最詳盡的探測！若“卡西尼”號 探測器進入繞土星飛行的軌道，在半徑為R的土星上空離土星表面高h的圓形軌道上繞 土星飛行，環繞周期為T，萬有引力常量為G. 求土星的質量和平均密度.
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[能力提升]
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11. 我國月球探測計劃“嫦娥工程”將分三個階段實施，大約用十年的時間完成，這 極大地提高了同學們對月球的關注程度.以下是某同學就有關月球的知識設計的兩個 問題，現請你解答：
（1）若已知地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，月球繞地球運動的周期 為T，且把月球繞地球的運動近似看作是勻速圓周運動.試求出月球繞地球運動 的軌道半徑.
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（2）若某位宇航員隨登月飛船登陸月球后，在月球表面某處以速度v0豎直向上拋出 一個小球，經過時間t，小球落回到拋出點.已知月球半徑為R'，萬有引力常量為G. 試 求出月球的質量M'.
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