高中物理 第三章 萬有引力定律 第3節(jié) 萬有引力定律的應(yīng)用 3 巧用萬有引力定律估測天體質(zhì)量和密度學(xué)案 教科版必修2.doc

《高中物理 第三章 萬有引力定律 第3節(jié) 萬有引力定律的應(yīng)用 3 巧用萬有引力定律估測天體質(zhì)量和密度學(xué)案 教科版必修2.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第三章 萬有引力定律 第3節(jié) 萬有引力定律的應(yīng)用 3 巧用萬有引力定律估測天體質(zhì)量和密度學(xué)案 教科版必修2.doc（4頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

巧用萬有引力定律估測天體質(zhì)量和密度 一、考點突破： 考點 課程目標(biāo) 備注 估測天體質(zhì)量和密度 1. 掌握估測天體質(zhì)量天體運動模型 2. 掌握估測天體質(zhì)量和密度需要已知的物理量 高考重點，每年必考，重點考查利用天體運動模型估測中心天體的質(zhì)量和密度要知道哪些物理量 二、重難點提示： 重點：掌握估測天體質(zhì)量和密度需要已知的物理量。 難點：天體運動模型的建立。 一、解決天體（衛(wèi)星）運動問題的基本思路 （1）天體運動的向心力來源于天體之間的萬有引力，即 。 （2）在中心天體表面或附近運動時，萬有引力近似等于重力，即＝mg（g表示天體表面的重力加速度）。 二、天體質(zhì)量的估算 1. 在星球表面利用重力加速度進(jìn)行估測 對于沒有衛(wèi)星的天體（或雖有衛(wèi)星，但不知道有關(guān)衛(wèi)星運動的參量），可忽略天體自轉(zhuǎn)的影響，根據(jù)萬有引力等于重力的關(guān)系來計算天體的質(zhì)量。 R——為天體的半徑 g——天體表面的重力加速度 【核心歸納】求地球質(zhì)量需要知道地球表面的重力加速度和地球半徑。 2. 利用繞中心天體勻速圓周運動的天體的參數(shù)進(jìn)行估算 原理：對于有衛(wèi)星的天體，可以認(rèn)為衛(wèi)星繞天體中心做勻速圓周運動，天體對衛(wèi)星的萬有引力提供衛(wèi)星做勻速圓周運動的向心力。 （1）若已知衛(wèi)星繞天體做勻速圓周運動的軌道半徑為r，衛(wèi)星運動的周期為T，據(jù)牛頓第二定律 （2）若已知衛(wèi)星繞中心天體做圓周運動的軌道半為r，衛(wèi)星運動的線速度為v，據(jù)牛頓第二定律 （3）若已知衛(wèi)星運動的線速度v和運行周期T，則據(jù)牛頓第二定律 說明： （1）明確被估測的天體為中心天體； （2）需要知道的物理量均為描述衛(wèi)星的物理量（v、r、T或ω）中的任意兩個。 三、天體密度的估算 1. 在星球表面利用重力加速度進(jìn)行估測 需要知道星球半徑及星球表面的重力加速度。 2. 利用繞中心天體勻速圓周運動的天體的參數(shù)進(jìn)行估算 由上式可以看出需要知道描述衛(wèi)星參數(shù)（v、r、T或ω）中的任意兩個，而且還要知道中心天體的半徑。 特例：若衛(wèi)星為近地衛(wèi)星，則：r＝R，所以，。 故：只需知道天體運動的周期T。 例題1 （福建）一衛(wèi)星繞某一行星表面附近做勻速圓周運動，其線速度大小為v。假設(shè)宇航員在該行星表面上用彈簧測力計測量一質(zhì)量為m的物體重力，物體靜止時，彈簧測力計的示數(shù)為N。已知引力常量為G，則這顆行星的質(zhì)量為（　?。? A. B. C. D. 思路分析：設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m′ 由萬有引力提供向心力，得 ① ＝m′g ② 由已知條件：m的重力為N得 N＝mg ③ 由③得g＝，代入②得：R＝ 代入①得M＝，故B項正確。 答案：B 例題2 （新課標(biāo)Ⅱ卷）假設(shè)地球可視為質(zhì)量均勻分布的球體。已知地球表面重力加速度在兩極的大小為g0，在赤道的大小為g；地球自轉(zhuǎn)的周期為T，引力常量為G。則地球的密度為（　?。? A. B. C. D. 思路分析：在兩極物體所受的重力等于萬有引力，即，在赤道處的物體做圓周運動的周期等于地球的自轉(zhuǎn)周期T，則，則密度＝＝。B正確。 答案：B 知識脈絡(luò)： 1. 解決天體（衛(wèi)星）運動問題的基本思路 2. 質(zhì)量和密度的估測 滿分訓(xùn)練：1798年，英國物理學(xué)家卡文迪許測出萬有引力常量G，因此卡文迪許被人們稱為能稱出地球質(zhì)量的人。若已知萬有引力常量G，地球表面處的重力加速度g，地球半徑R，地球上一個晝夜的時間T1（地球自轉(zhuǎn)周期），一年的時間T2（地球公轉(zhuǎn)周期），地球中心到月球中心的距離L1，地球中心到太陽中心的距離L2。你能計算出（　?。? A. 地球的質(zhì)量m地＝ B. 太陽的質(zhì)量m太＝ C. 月球的質(zhì)量m月＝ D. 可求月球、地球及太陽的密度 思路分析：對地球表面的一個物體m0來說，應(yīng)有m0g＝，所以地球質(zhì)量m地＝，選項A正確；對地球繞太陽運動來說，有＝m地L2，則m太＝，B項正確。對月球繞地球運動來說，能求地球質(zhì)量，不知道月球的相關(guān)參量及月球的衛(wèi)星運動參量，無法求出它的質(zhì)量和密度，C、D項錯誤。 答案：AB