高中物理人教版 (2019)必修 第二册3 万有引力理论的成就导学案

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册3 万有引力理论的成就导学案，共3页。学案主要包含了“称量”地球的质量，计算天体质量等内容，欢迎下载使用。

一、“称量”地球的质量
【思考】地球不能用天平称量,是否可以通过万有引力定律来“称量”呢?
提示:可以
1.合理假设:不考虑地球自转。
2.“称量”依据:地面上质量为m的物体所受的重力mg等于地球对物体的引力,即mg=G ,由此可解得m地=______。
二、计算天体质量
1.计算太阳的质量:行星做匀速圆周运动的向心力由太阳与行星间的万有引力提供,列出方程G =m ,由此可解得m太=______。
2.计算行星的质量:与计算太阳的质量一样,若已知卫星绕行星运动的周期T和轨道半径r,就可计算出行星的质量m行=_______。
关键能力·素养形成
一 天体质量和密度的计算
任务1 天体质量的计算方法
【思考·讨论】
(1)假设地球绕太阳做匀速圆周运动,如果知道万有引力常量G、地球绕太阳运动的周期T和轨道半径r,可以计算出地球的质量吗? (科学思维)
提示:不可以。
(2)如果要估算出太阳的密度,应该知道哪些条件?(科学思维)
提示:万有引力常量G、太阳半径R、地球绕太阳运动的周期T和轨道半径r。
【典例示范】一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动,其线速度大小为v。假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m的物体重力,物体静止时,弹簧测力计的示数为N。已知引力常量为G,则这颗行星的质量为 ( )
任务2 天体密度的计算的方法
计算天体密度的基本思路:若天体的半径为R,则天体的
密度ρ=_____
(1)将M=_____代入上式得:ρ=_____。
(2)将M=_____代入上式得:ρ=_____ 。
【典例示范】 (2018·全国卷Ⅱ)2018年2月,我国500 m口径射电望远镜(天眼)发现毫秒脉冲星“J0318+0253”,其自转周期T=5.19 ms①。假设星体为质量均匀分布的球体②,已知万有引力常量为6.67×10-11 N·m2/kg2。以周期T稳定自转的星体的密度最小值③ 约为( )
A.5×109 kg/m3
B.5×1012 kg/m3
C.5×1015 kg/m3
D.5×1018 kg/m3
【素养训练】
1.(2018·江苏高考)我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高。今年5月9日发射的“高分五号”轨道高度约为705 km,之前已运行的“高分四号”轨道高度约为36 000 km,它们都绕地球做圆周运动。与“高分四号”相比,下列物理量中“高分五号”较小的是( )
A.周期 B.角速度
C.线速度 D.向心加速度
2.如图所示,a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运动的3颗卫星,下列说法正确的是( )
A.b、c的线速度大小相等,且大于a的线速度
B.b、c的线速度大小相等,且小于a的线速度
C.c加速可追上同一轨道上的b
D.b减速可等候同一轨道上的c