高考物理 主题一 曲线运动与万有引力定律 第三章 万有引力定律 1.3.3 万有引力定律的应用学案 教科版-教科版高三全册物理学案

1.3.3 万有引力定律的应用学习目标核心凝炼1.了解万有引力定律在天文学上的应用，预言未知星体。2 个应用——预言未知天体，测天体质量1 个基本思路——万有引力提供向心力2 个重要关系——2.会用万有引力定律计算天体的质量和密度。3.掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知识分析具体问题的方法。一、预言彗星回归和未知星体[观图助学]海王星发现之后，人们发现它的轨道也与理论计算的不一致。那么，是万有引力定律不正确？还是在海王星的附近存在未知天体呢？1.预言彗星回归：哈雷和克雷洛先后根据牛顿引力理论，预言彗星回归的时间，并得到证实。2.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。3.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。[理解概念]判断下列说法的正误。(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。(×)二、计算天体质量[观图助学]观察下面两幅图片，请思考：(1)如果知道自己的重力和地球的半径，你能否求出地球的质量？(2)如果知道地球绕太阳转动的公转周期和地球到太阳的距离，你能否求出太阳的质量呢？1.地球质量的计算(1)思路：地球表面的物体，若不考虑地球自转，物体的重力等于地球对物体的万有引力。(2)关系式：mg＝G。(3)结果：M＝，只要知道 g、R、G 的值，就可计算出地球的质量。2.太阳质量的计算(1)思路：质量为 m 的行星绕太阳做匀速圆周运动时，行星与太阳间的万有引力提供向心力。(2)关系式：G＝mr。(3)结论：M＝，只要知道行星绕太阳运动的周期 T 和半径 r 就可以计算出太阳的质量。(4)推广：若已知卫星绕行星运动的周期 T 和卫星与行星之间的距离 r，可计算行星的质量M，公式是 M＝。[理解概念]判断下列说法的正误。(1)绕行星匀速转动的卫星，万有引力提供向心力。(√)(2)利用地球绕太阳转动，可求地球的质量。(×)(3)科学家在观测双星系统时，同样可以用万有引力定律来分析。(√) 天体质量和密度的计算[观察探究]如图 1 所示，若已知月球绕地球转动的周期 T 和半径 r，则图 1(1)如何求出地球的质量？(2)能否求出月球的质量呢？答案...