1、探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实1.2.4万有引力理论的成就万有引力理论的成就学习目标学习目标核心凝炼核心凝炼1.了解万有引力定律在天文学上了解万有引力定律在天文学上的应用。的应用。2个应用个应用测天体质量、发现未知天体测天体质量、发现未知天体1个基本思路个基本思路万有引力提供向心力万有引力提供向心力2.会用万有引力定律计算天体的会用万有引力定律计算天体的质量和密度。质量和密度。3.掌握综合运用万有引力定律和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圆周运动学知识分析具体问题的方法。方法。探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实一、计算天体的质量一、计算天体的质量观
2、图助学观图助学(1)如果已知地球绕太阳公转的周期和轨道半径，能否计算太阳、地球的质量？如果已知地球绕太阳公转的周期和轨道半径，能否计算太阳、地球的质量？(2)如果已知月球绕地球公转的周期和轨道半径，能否计算地球、月球的质量？如果已知月球绕地球公转的周期和轨道半径，能否计算地球、月球的质量？探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实1.地球质量的计算地球质量的计算探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实2.太阳质量的计算太阳质量的计算(1)思路：质量为思路：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。向心力
3、。探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实理解概念理解概念判断下列说法是否正确。判断下列说法是否正确。(1)地球表面的物体，所受重力就是物体所受的万有引力。地球表面的物体，所受重力就是物体所受的万有引力。()(2)绕行星匀速转动的卫星，万有引力提供向心力。绕行星匀速转动的卫星，万有引力提供向心力。()(3)利用地球绕太阳转动，可求地球的质量。利用地球绕太阳转动，可求地球的质量。()(4)利用月球绕地球转动，可求地球的质量。利用月球绕地球转动，可求地球的质量。()探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实二、发现未知天体二、发现未知天体观图助学观图助学太阳系的行星中，海王星、冥王星距离太阳
4、很远，是如何被发现的？太阳系的行星中，海王星、冥王星距离太阳很远，是如何被发现的？探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实1.海王星的发现海王星的发现：英国剑桥大学的学生：英国剑桥大学的学生_和法国年轻的天文学家和法国年轻的天文学家_根据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天王星的观测资料，利用万有引力定律计算出天王星外“新新”行星的轨道。行星的轨道。1846年年9月月23日，德国的日，德国的_在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星_。2.其他天体的发现其他天体的发现：近：近100年来，人们在海王星的轨道之外又发现了年来，人们在海王星的轨道
5、之外又发现了_、阋神星、阋神星等几个较大的天体。等几个较大的天体。亚当斯亚当斯勒维耶勒维耶伽勒伽勒海王星海王星冥王星冥王星探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实理解概念理解概念判断下列说法是否正确。判断下列说法是否正确。(1)天王星是依据万有引力定律计算的轨道而发现的。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。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。牛顿根据万有引力定律计算出了海王星的轨道。()探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实问题探究问题探究1.(1)卡文迪许在实验室里利用扭秤
6、实验测出了引力常量卡文迪许在实验室里利用扭秤实验测出了引力常量G的值，他是怎样的值，他是怎样“称量称量”地地球的质量的呢？球的质量的呢？(2)已知地面附近的重力加速度已知地面附近的重力加速度g9.8 m/s2，地球半径，地球半径R6.4106 m，引力常量，引力常量G6.671011 Nm2/kg2，试估算地球的质量。，试估算地球的质量。天体质量和密度的计算天体质量和密度的计算探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实2.如果知道地球绕太阳的公转周期如果知道地球绕太阳的公转周期T和它与太阳的距离和它与太阳的距离r，能求出太阳的质量吗？若要，能求出太
7、阳的质量吗？若要求太阳的密度，还需要哪些量？求太阳的密度，还需要哪些量？探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实探究归纳探究归纳1.天体质量的计算天体质量的计算探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实2.天体密度的计算天体密度的计算探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实试题案例试题案例 例例1(2018临沂高一检测临沂高一检测)(多选多选)下列几组数据中能算出地球质量的是下列几组数据中能算出地球质量的是(引力常量引力常量G是已知的是已知的)()A.已知地球绕太阳运动的周期已知地球绕太阳运动的周
8、期T和地球中心离太阳中心的距离和地球中心离太阳中心的距离rB.已知月球绕地球运动的周期已知月球绕地球运动的周期T和地球的半径和地球的半径rC.已知月球绕地球运动的角速度和月球中心离地球中心的距离已知月球绕地球运动的角速度和月球中心离地球中心的距离rD.已知月球绕地球运动的周期已知月球绕地球运动的周期T和轨道半径和轨道半径r探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实答案答案CD探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实求解天体质量和密度时的两种常见错误求解天体质量和密度时的两种常见错误探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实针对训练针对训练1 我国航天技术飞速发展，设想数年后宇航员登上了
9、某星球表面。宇航员我国航天技术飞速发展，设想数年后宇航员登上了某星球表面。宇航员从距该星球表面高度为从距该星球表面高度为h处，沿水平方向以初速度处，沿水平方向以初速度v抛出一小球，测得小球做平抛抛出一小球，测得小球做平抛运动的水平距离为运动的水平距离为L，已知该星球的半径为，已知该星球的半径为R，引力常量为，引力常量为G。求：。求：(1)该星球表面的重力加速度。该星球表面的重力加速度。(2)该星球的平均密度。该星球的平均密度。解析解析(1)小球在星球表面做平抛运动，有小球在星球表面做平抛运动，有探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实天体运动的分
10、析与计算天体运动的分析与计算如图如图1所示，太阳系的行星在围绕太阳运动。所示，太阳系的行星在围绕太阳运动。观察探究观察探究图图1探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实(1)地球、火星等行星绕太阳的运动遵守什么规律？地球、火星等行星绕太阳的运动遵守什么规律？(2)如何比较地球、火星等行星绕太阳的运动的线速度、角速度、周期及向心加速度如何比较地球、火星等行星绕太阳的运动的线速度、角速度、周期及向心加速度等各量的大小关系？等各量的大小关系？答案答案(1)地球、火星等行星绕太阳的运动可看作匀速圆周运动，万有引力提供向心地球、火星等行星绕太阳的运动可看作匀速圆周运动，万有引力提供向心力。力。探究核
11、心要点突破完成课前学习任务学科素养落实探究归纳探究归纳1.基本思路基本思路一般行星或卫星的运动可看作匀速圆周运动，所需要的向心力都由中心天体对它一般行星或卫星的运动可看作匀速圆周运动，所需要的向心力都由中心天体对它的万有引力提供，即的万有引力提供，即F向向F万万。2.常用关系常用关系探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实3.四个重要结论四个重要结论速记口诀：速记口诀：“高轨低速周期长，低轨高速周期短高轨低速周期长，低轨高速周期短”探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实试题案例试题案例例例2(多选多选)如图如图2所示，所示，a、b、c是地球大气层外圈圆形轨道上运动是地球大气层外圈圆形
12、轨道上运动的三颗卫星，的三颗卫星，a和和b质量相等，且小于质量相等，且小于c的质量，则的质量，则()A.b所需向心力最小所需向心力最小B.b、c的周期相同且大于的周期相同且大于a的周期的周期C.b、c的向心加速度大小相等，且大于的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度的向心加速度D.b、c的线速度大小相等，且小于的线速度大小相等，且小于a的线速度的线速度图图2探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实答案答案ABD探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实针对训练针对训练2(2018洛阳高一检测洛阳高一检测)(多选多选)2003年年8月月29日
13、，火日，火星、地球和太阳处于三点一线，上演星、地球和太阳处于三点一线，上演“火星冲日火星冲日”的天象的天象奇观。这是奇观。这是6万年来火星距地球最近的一次，与地球之间万年来火星距地球最近的一次，与地球之间的距离只有的距离只有5 576万公里，为人类研究火星提供了最佳时万公里，为人类研究火星提供了最佳时机。如图机。如图3所示为美国宇航局最新公布的所示为美国宇航局最新公布的“火星冲日火星冲日”的虚的虚拟图，则有拟图，则有()A.2003年年8月月29日，火星的线速度大于地球的线速度日，火星的线速度大于地球的线速度B.2003年年8月月29日，火星的线速度小于地球的线速度日，火星的线速度小于地球的线
14、速度C.2004年年8月月29日，火星又回到了该位置日，火星又回到了该位置D.2004年年8月月29日，火星还没有回到该位置日，火星还没有回到该位置图图3探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实答案答案BD探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实双星模型问题双星模型问题1.双星模型：双星模型：两个离得比较近的天体，在彼此间的引力作用下绕两者连线上的一点两个离得比较近的天体，在彼此间的引力作用下绕两者连线上的一点做圆周运动，这样的两颗星组成的系统称为双星。做圆周运动，这样的两颗星组成的系统称为双星。图图4探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实3.双星模型的特点双星模型的特点探究核心
15、要点突破完成课前学习任务学科素养落实探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实【针对练习】【针对练习】(2018蚌埠高一检测蚌埠高一检测)(多选多选)2015年年4月，科学家通过欧航局天文望远月，科学家通过欧航局天文望远镜在一个河外星系中，发现了一对相互环绕旋转的超大质量双黑洞系统，如图镜在一个河外星系中，发现了一对相互环绕旋转的超大质量双黑洞系统，如图5所所示。这也是天文学家首次在正常星系中发现超大质量双黑洞。这对验证宇宙学与示。这也是天文学家首次在正常星系中发现超大质量双黑洞。这对验证宇宙学与星系演化模型、广义相对论在极端条件下的适应性等都具有十分重要的意义。我星系演化模型、广义相对论在极端条件下的适应性等都具有十分重要的意义。我国今年底也将发射全球功能最强的暗物质探测卫星。若图中双黑洞的质量分别为国今年底也将发射全球功能最强的暗物质探测卫星。若图中双黑洞的质量分别为M1和和M2，双黑洞间距离为，双黑洞间距离为L，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动。，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动。根据所学知识，下列选项正确的是根据所学知识，下列选项正确的是()探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实图图5探究核心要点突破完成课前学习任务学科素养落实答案答案AD
