【2012优化方案同步课件】人教版物理：必修2万有引力理论的成就VIP免费

第四节万有引力理论的成就课标定位学习目标：1.了解重力等于万有引力的条件．2．会用万有引力定律求中心天体的质量．3．了解万有引力定律在天文学上的重要应用．重点难点：1.利用万有引力定律对天体进行有关计算．2．万有引力定律与牛顿第二定律综合解决圆周运动问题．核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第四节课前自主学案课前自主学案一、地球质量的计算1．若不考虑地球自转的影响，地面上质量为m的物体所受的重力近似等于地球对物体的______．2．公式：mg＝______.由此式可得出地球的质量为：M＝____.引力GMmR2gR2G二、计算天体的质量1．将行星(或卫星)的运动近似看做________运动，行星(或卫星)的向心力由________提供．2．公式：F万＝F向即GMmr2＝mω2r＝m4π2T2r.由此式可得出太阳或行星的质量为：M＝_______.4π2r3GT2匀速圆周万有引力三、发现未知天体1．18世纪，人们观测到太阳系第七个行星——天王星的轨道和用万有引力定律计算出来的轨道有一些偏差．2．根据已发现的天体的运行轨道结合万有引力定律推算出还没发现的未知天体的轨道，如_______和_______就是这样发现的．海王星冥王星3．海王星和冥王星的轨道与计算结果不完全符合，因此人们猜测在冥王星外侧还有未发现的大行星．注意：海王星和哈雷彗星的“按时回归”最终确立了万有引力定律的地位．核心要点突破一、天体质量和密度的计算1．求天体质量的思路绕中心天体运动的其他天体或卫星做匀速圆周运动，做圆周运动的天体(或卫星)的向心力等于它与中心天体的万有引力，利用此关系建立方程求中心天体的质量．2．计算天体的质量下面以地球质量的计算为例，介绍几种计算天体质量的方法：(1)若已知地球的半径R和地球表面的重力加速度g，根据物体的重力近似等于地球对物体的引力，得mg＝GM地·mR2，解得地球质量为M地＝R2gG.(2)质量为m的卫星绕地球做匀速圆周运动GMmr2＝m2πT2r⇒M＝4π2r3GT2，已知卫星的r和T可以求M；mv2r⇒M＝rv2G，已知卫星的r和v可以求M；mω2r⇒M＝r3ω2G，已知卫星的r和ω可以求M.3．计算天体的密度若天体的半径为R，则天体的密度ρ＝M43πR3将M＝4π2r3GT2代入上式得：ρ＝3πr3GT2R3特别地，当卫星环绕天体表面运动时，其轨道半径r等于天体半径R，则ρ＝3πGT2.特别提醒：(1)计算天体的质量的方法不仅适用于地球，也适用于其他任何星体．注意方法的拓展应用．明确计算出的是中心天体的质量．(2)要注意R、r的区分．R指中心天体的半径，r指行星或卫星的轨道半径．若绕近地轨道运行，则有R＝r.即时应用(即时突破，小试牛刀)1．(2011年高考福建卷)“嫦娥二号”是我国月球探测第二期工程的先导星．若测得“嫦娥二号”在月球(可视为密度均匀的球体)表面附近圆形轨道运行的周期为T，已知引力常量为G，半径为R的球体体积公式V＝43πR3，则可估算月球的()A．密度B．质量C．半径D．自转周期解析：选A.对“嫦娥二号”由万有引力提供向心力可得：GMmR2＝m4π2T2R，故月球的质量M＝4π2R3GT2，因“嫦娥二号”为近月卫星，故其轨道半径为月球的半径R，但由于月球半径未知，故月球质量无法求出，月球质量未知，则月球的半径R也无法求出，故B、C项均错；月球的密度ρ＝MV＝4π2R3GT243πR3＝3πGT2，故A正确．二、应用万有引力定律计算天体运动1．解决天体问题的两条思路：(1)万有引力提供向心力GMmr2＝ma向＝mv2r＝mω2r＝mωv＝m4π2T2r.(2)重力近似等于万有引力(m在M的表面附近，不考虑自转影响)mg＝GMmR2.2．常用的几个关系式设质量为m的天体绕另一质量为M的中心天体做半径为r的匀速圆周运动(1)由GMmr2＝mv2r得v＝GMr，r越大，天体的v越小．(2)由GMmr2＝mω2r得ω＝GMr3，r越大，天体的ω越小．(3)由GMmr2＝m(2πT)2r得T＝2πr3GM，r越大，天体的T越大．(4)由GMmr2＝man得an＝GMr2，r越大，天体的an越小．3．解决天体问题时应注意的问题(1)在用万有引力等于向心力列式求天体的质量时，只能测出中心天体的质量，而环绕天体的质量在方程式中被消掉了．(2)应用万有引力定律求解时还要注意挖掘题目中的隐含条件．如地球公转一周是365天，自转一周是24小时，其表面的重力加速度约为...