2013年《随堂优化训练》物理必修2粤教版第3章第2节万有引力定律的应用[配套课件].ppt

* 第二节 万有引力定律的应用 1．万有引力定律的表达式是____________． 2．引力常量：表达式中的 G 为引力常量，其大小在数值 上等于质量各为 1 kg 的物体在相距 1 m 时的万有引力．G＝ ________________，是卡文迪许首先利用扭秤实验装置测出的． 6.67×10 －11 N·m2/kg2 3 ．分析天体运动的思路：把天体的运动看做是 ____________运动，所需的向心力由______________提供，即 4 ． 万 有 引 力 定 律 具 有 普 遍 性 、 ____________ 、 ____________、____________. 匀速圆周 相互性 特殊性 万有引力 mω2r 宏观性 5．关于万有引力，下列说法中正确的是( ) A A．地球表面的大气是由于地球万有引力的束缚而产生的 B．对于两物体之间的万有引力，质量小的物体受到的万 有引力小 C．一个苹果由于其质量很小，因此它受到地球的万有引 力可以忽略 D．月球不受太阳的万有引力，只受地球的万有引力作用 知识点 1 天体质量和密度的计算 万有引力定律 卡文迪许把他自己的实验说成是“称地球的质量”，他是 根据________________“称”地球的质量的．天体质量不可能 直接称量，但可以间接测量．天体卫星做圆周运动所需的向心 测出天体卫星的环绕周期和环绕半径即可计算天体的质量． 图 3－2－1 1．基本方法：把天体(或人造卫星)的运动看成匀速圆周运 动，其所需向心力由万有引力提供． 2．解决天体圆周运动问题的两条思路： (1)在地面附近，万有引力近似等于物体的重力，有 F 引＝ 3．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 【例 1】为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量 M.已知地球半径 R＝6.4×106 m，地球质量 m＝6×1024 kg，日 地中心的距离 r＝1.5×1011 m，地球表面的重力加速度 g＝ 10 m/s2,1 年约为 3.2×107 s，试估算目前太阳的质量 M.(保留一 位有效数字，引力常数 G 未知) 解：设 T 为地球绕太阳运动的周期，则由万有引力定律和 动力学知识得 【触类旁通】 1．已知太阳光射到地面所需时间约为 497 s，假设地球的 公转轨道为圆形，试估算太阳的质量． 地球绕太阳运行的轨道半径就是太阳和地球之间的距离， 这个距离是 r＝ct＝3×108×497 m＝1.5×1011 m 地球绕太阳运行的周期为 1 年，即 T＝365×24×3 600 s＝3.2×107 s 解：由光的传播速度可得出日地间距． 【例 2】假设在半径为 R 的某天体上发射一颗该天体的卫 星，若它贴近该天体的表面做匀速圆周运动的周期为 T1，已知 引力常数为 G，则该天体的密度为多少？若这颗卫星距该天体 表面的高度为 h，测得在该处做匀速圆周运动的周期为 T2，则 该天体的密度又可表示为什么？ 解：设卫星的质量为 m，天体的质量为 M.卫星贴近天体表 【触类旁通】 2.“神舟”六号飞船在预定圆轨道上飞行,每绕地球一圈需 要的时间为 90 min,每圈飞行路程为 L＝4.2×104 km.试根据以 上数据估算地球的质量和密度.(地球半径 R 约为 6.37×103 km， 引力常量 G 取 6.67×10－11 N·m2/kg2，结果保留两位有效数字) 知识点 2 人造地球卫星和宇宙速度 美国有部电影叫《光速侠》，是说一个叫 Daniel Light 的家 伙在一次事故后，发现自己拥有了能以光速奔跑的能力． 根据所学物理知识分析，如果光速侠要以光速从纽约跑到 洛杉矶救人，可能实现吗？ 7.9 km/s. 图 3－2－2 答案：不可能实现．因为当人或物体以大于 第一宇宙速度的速度在地表运动时，会脱离地表， 到达外太空，即在地表运动的速度不能超过 1．人造地球卫星的轨道： 卫星绕地球做匀速圆周运动时，由地球对它的万有引力充 当向心力，地球对卫星的万有引力指向地心．而做匀速圆周运 动的物体的向心力时刻指向它所做圆周运动的圆心．因此卫星 绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合．这样就存在三类 人造地球卫星轨道(如图 3－2－3 所示)： (1)赤道轨道，卫星轨道在赤道平面，卫星始终处于赤道上 方； (2)极地轨道，卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星通过两 极上空； (3)一般轨道，卫星轨道和赤道平面成一定角度． 图 3－2－3 2．人