第三節(jié)萬有引力定律的應(yīng)用核心素養(yǎng)導(dǎo)學(xué)物理觀念(1)理解萬有引力定律在天體預(yù)測(cè)中的應(yīng)用。(2)理解計(jì)算太陽質(zhì)量的基本思路?？茖W(xué)思維(1)理解萬有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用——預(yù)測(cè)未知天體、預(yù)言哈雷彗星的回歸。(2)能將天體問題中的對(duì)象和過程轉(zhuǎn)換成相關(guān)模型后進(jìn)行求解?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任認(rèn)識(shí)萬有引力定律的科學(xué)成就，體會(huì)科學(xué)的迷人魅力，有探索太空、了解太空的興趣。橢球體重力向心力變小3．海王星的發(fā)現(xiàn)：英國劍橋大學(xué)的學(xué)生_________和法國青年天文學(xué)家________，根據(jù)天王星的觀測(cè)資料，利用萬有引力定律計(jì)算出天王星外“新”行星的軌道。1846年9月23日，柏林天文臺(tái)的望遠(yuǎn)鏡在對(duì)準(zhǔn)他們計(jì)算出來的軌道位置附近發(fā)現(xiàn)了這顆行星——海王星。4．預(yù)言哈雷彗星回歸：英國天文學(xué)家______，依據(jù)萬有引力定律計(jì)算哈雷彗星軌道，準(zhǔn)確預(yù)言了哈雷彗星的回歸時(shí)間。5．意義：_______的發(fā)現(xiàn)和____________的“按時(shí)回歸”確立了萬有引力定律的地位。亞當(dāng)斯勒威耶哈雷海王星哈雷彗星萬有引力3．參照以上兩種方法，只要知道衛(wèi)星或行星繞___________運(yùn)動(dòng)的周期及兩者之間

的距離，或天體半徑及其表面重力加速度，就可以求出該__________的質(zhì)量。1.如圖是我們測(cè)量物體質(zhì)量的常用工具，地球這么大，我們?nèi)绾巍胺Q量”地球的質(zhì)量呢？卡文迪許在實(shí)驗(yàn)室測(cè)出了引力常量G的值，他稱自己是“可以稱量地球質(zhì)量的人”。他“稱量”的依據(jù)是什么？中心天體中心天體(2)環(huán)繞法

借助環(huán)繞中心天體做圓周運(yùn)動(dòng)的行星(或衛(wèi)星)計(jì)算中心天體的質(zhì)量，俗稱“借助外援法”。常見的情況如下：/方法技巧/計(jì)算天體質(zhì)量和密度時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)(1)根據(jù)行星的軌道半徑r和運(yùn)行周期T，求出的是中心天體的質(zhì)量，而不是行星(或衛(wèi)星)的質(zhì)量。(2)混淆或亂用天體半徑與軌道半徑，為了正確并清楚地運(yùn)用，應(yīng)一開始就養(yǎng)成良好的習(xí)慣，比如通常情況下天體半徑用R表示，軌道半徑用r表示，這樣就可以避免代錯(cuò)數(shù)據(jù)；只有衛(wèi)星在天體表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，如近地衛(wèi)星，軌道半徑r才可以認(rèn)為等于天體半徑R。

[針對(duì)訓(xùn)練]答案：

C

答案：

B

[系統(tǒng)歸納]1．解決天體運(yùn)動(dòng)問題的基本思路一般行星或衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)可看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所需要的向心力都由中心天體對(duì)它的萬有引力提供。2．四個(gè)重要結(jié)論續(xù)表[針對(duì)訓(xùn)練]1．(2023·廣東1月學(xué)考)中國空間站運(yùn)行軌道近似為圓形。為補(bǔ)充物資，貨運(yùn)飛船需定期與空間站交會(huì)對(duì)接，對(duì)接后形成的組合體仍在原軌道運(yùn)行。與對(duì)接前的空間站相比，組合體運(yùn)行

(

)A．周期變大

B．線速度變大C．向心加速度變大

D．所需的向心力變大答案：

D

[內(nèi)化模型]

雙星模型三星模型情景圖運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)方向、周期、角速度相同，運(yùn)動(dòng)半徑一般不等轉(zhuǎn)動(dòng)方向、周期、角速度、線速度大小均相同，圓周運(yùn)動(dòng)半徑相等受力特點(diǎn)兩星間的萬有引力提供兩星圓周運(yùn)動(dòng)的向心力各星所受萬有引力的合力提供圓周運(yùn)動(dòng)的向心力續(xù)表一、好素材分享——看其他教材如何落實(shí)核心素養(yǎng)

科學(xué)思維——天體質(zhì)量的計(jì)算1．(選自教科版新教材“自我評(píng)價(jià)”)(多選)已知引力常量G和下列某組數(shù)據(jù)，就能計(jì)算出地球的質(zhì)量。這組數(shù)據(jù)是

(

)A．地球繞太陽運(yùn)行的周期及地球與太陽之間的距離B．月球繞地球運(yùn)行的周期及月球與地球之間的距離C．人造地球衛(wèi)星在地面附近繞行的速度及運(yùn)行周期D．若不考慮地球自轉(zhuǎn)，已知地球的半徑及重力加速度

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任——航天事業(yè)改變著人類生活2．(選自人教版新教材“STSE”·節(jié)選)20世紀(jì)人類最偉大的創(chuàng)舉之一是開拓了太空這一全新活動(dòng)領(lǐng)域。人類沖破了大氣層的阻攔，擺脫了地球引力的束縛，實(shí)現(xiàn)了在太空翱翔的夢(mèng)想。不僅如此，更具現(xiàn)實(shí)意義的是它給人們帶來了先進(jìn)技術(shù)和無盡資源，成為推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。

衛(wèi)星通信和衛(wèi)星廣播已經(jīng)不是新鮮事，通過衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)越洋通話、實(shí)時(shí)收看世界各地發(fā)來的電視新聞，已經(jīng)成了人們生活的一部分。

天氣預(yù)報(bào)的質(zhì)量正在悄悄地提高，準(zhǔn)確率和預(yù)報(bào)時(shí)段都攀上了新的臺(tái)階。這里，氣象衛(wèi)星功不可沒。衛(wèi)星引起了船舶、飛機(jī)導(dǎo)航技術(shù)的重大變化。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)使我們可以更順利地抵達(dá)目的地。

地球資源衛(wèi)星是探測(cè)地球資源最迅速、最有效、最經(jīng)濟(jì)的工具，它應(yīng)用于勘測(cè)海洋和水利資源、調(diào)查地下礦藏、監(jiān)視自然災(zāi)害、觀測(cè)環(huán)境污染等方面。在世界各國發(fā)射的航天器中，軍用和軍民兩用的衛(wèi)星占了總數(shù)的三分之二以上。軍用衛(wèi)星已經(jīng)成為指揮系統(tǒng)和武器系統(tǒng)的重要組成部分，偵察衛(wèi)星、軍用通信衛(wèi)星、軍用導(dǎo)航衛(wèi)星以及空中預(yù)警飛機(jī)構(gòu)成了現(xiàn)代防務(wù)的“神經(jīng)中樞”。航天器所到達(dá)的空間是一種嶄新的環(huán)境資源。由于失重現(xiàn)象，航天器是一個(gè)微重力實(shí)驗(yàn)室，在這樣的條件下，可以研制高純度大單晶、超高純度金屬，進(jìn)行各種科學(xué)研究。航天，幾十年前還是夢(mèng)想，如今正在不知不覺地改變著我們的生活。2．(2022·廣東高考)“祝融號(hào)”火星車需要“休眠”以度過火星寒冷的冬季。假設(shè)火星和地球的冬季是各自公轉(zhuǎn)周期的四分之一，且火星的冬季時(shí)長約為地球的1.88倍?；鹦呛偷厍蚶@太陽的公轉(zhuǎn)均可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)。下列關(guān)于火星、地球公轉(zhuǎn)的說法正確的是