万有引力与航天崔月云1

1、万有引力与航天万有引力与航天 制作：崔月云哪一年，是谁完成哪一年，是谁完成人类历史上第一次宇宙飞行？人类历史上第一次宇宙飞行？ 1961年，苏联宇航员尤里尤里加加林加加林，完成人类历史人类历史上第一次宇宙飞行上第一次宇宙飞行，人类飞天梦想终于变成现实。哪一年，是谁成功登月？ 1969年7月20日，美国宇航员尼尔尼尔阿姆斯特朗、迈克阿姆斯特朗、迈克尔尔柯林斯、巴兹柯林斯、巴兹奥尔德林奥尔德林(上图从左至右)，成功登月成功登月。 左图为月球上的奥尔德林，头盔中人影为阿姆斯特朗。我国载人航天回顾我国载人航天回顾杨利伟在太空展示中国和联合国国旗杨利伟在太空展示中国和联合国国旗我国首位航天员我国首位航天

2、员杨利伟杨利伟20032003年年 “神舟神舟”五号五号 中国人中国人“飞天飞天”梦圆梦圆费费俊俊龙龙在在做做身身体体检检查查美味佳肴飘进来美味佳肴飘进来成功返航成功返航奉奉命命出出征征20052005年年 “神舟神舟”六号六号 首次首次“多人多天多人多天”空间飞行空间飞行20082008年年 “神舟神舟”七号七号 首次太空行走首次太空行走1教学目标 掌握万有引力定律在天文学上应用的两条基本解掌握万有引力定律在天文学上应用的两条基本解题思路：题思路： （1）万有引力和重力关系的应用）万有引力和重力关系的应用 （2）天体运动万有引力与向心力关系的应用）天体运动万有引力与向心力关系的应用2高考要求

3、：历年必考，常以天体问题（如双星、黑洞、恒星的演化等）或人类航天（如卫星发射、空间站、探测器登陆等）为背景，考察向心力、万有引力、圆周等知识。近几年来我们国家在航天方面迅猛发展，高考命题中必然会出现各类天体运动方面的题知识回顾1 1万有引力定律内容、表达式、适用条件万有引力定律内容、表达式、适用条件? ?人造卫星的向心力来源人造卫星的向心力来源?3 3 地球同步卫星卫星地球同步卫星卫星( (通讯卫星通讯卫星) )有何点？有何点？练练1 1：（：（20082008江苏物理，江苏物理，1 1）火星的质量和半径）火星的质量和半径分别约为地球的分别约为地球的 1 110 和和 1 12 ，地球表，地球

4、表面的重力加速度为面的重力加速度为g g，则火星表面的重力加，则火星表面的重力加速度约为速度约为( ( ) ) A A0.20.2g g B B0.40.4g g C C2.52.5g g D D5 5g g策略：假想一物B题型一应用万有引力定律解题 答案D 题型二计算天体质量和密度题型二计算天体质量和密度 计算下列情况下天体质量和密度（以求地球质量计算下列情况下天体质量和密度（以求地球质量M为为例，已知地球半径例，已知地球半径R） （1）若已知极地卫星绕地球做匀速圆周运）若已知极地卫星绕地球做匀速圆周运动的周期动的周期T和轨道半径和轨道半径r （2）已知某人造卫星绕地球做匀速圆）已知某人造卫

5、星绕地球做匀速圆周运动线速度周运动线速度v和半径和半径r。 （4）若已知同步卫星距地面高度）若已知同步卫星距地面高度h 3）若已知地球表面的重力加速度）若已知地球表面的重力加速度g 5）已知近地卫星周期）已知近地卫星周期T题型三：对人造卫星考查1 ：人造地球卫星轨道要求 所有卫星的轨道圆心都在地心上按轨道分类:极地卫星;近地卫星，同步卫星等2.对同步卫星考察对同步卫星考察练习3： 已知地球的半径是6400km，地球的质量5.891024kg，引力常量=6.6710-11Nm2/kg2 ，若要发射一颗地球同步卫星，试求：地球同步卫星的离地面高度h？ 223242G M2( )(R)(R)R3.6

6、 104 hmmhhTG MThkm 卫地卫地地地地设 卫 星 离 地 面 高 度 为由解 得3、对人造地球卫星轨道参量考察v计算和比较人造卫星的线速度v、角速度、周期T、 向心加速度 a 与轨道半径 r 的变化关系 线速度线速度T1T2=T32=341234v1v2=v3v4 角速度角速度 周期周期练4.比较图示卫星的轨道参量思考：能否发射一颗周期为思考：能否发射一颗周期为80min80min的人造地的人造地球卫星？为什么？计算说明（球卫星？为什么？计算说明（已知地球的半已知地球的半径是径是6400km6400km地球表面重力加速度地球表面重力加速度g=10m/s2 、) 122 3 14

7、64005087 6857 9.min.RTsv 近地卫星的周期为：近地卫星的周期为：课堂总结课堂总结一知识回顾：1 万有引力定律 2 卫星向心力来源 3同步卫星特点一 考点突破： 题型一 万有引力定律解题 题型二 计算天体质量和密度 题型三 对人造卫星考察（1）轨道要求（2）同步卫星知识（3）轨道参量考察法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力RmvRGMm22skmsmvRGM/9 .7/62411104 .61089.51067.6法二：在地面附近，重力提供物体作圆周运动的向心力Rvmmg2skmsmgRv/9.7/104.68.96以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动不落下？

8、(已知=6.6710-11Nm2/kg2 , 地球质量M=5.891024kg, 地球半径R=6400km，地球表面重力加速度g=9.8m/s2) 探究问题：地球的第一宇宙速度2、两颗人造地球卫星质量之比、两颗人造地球卫星质量之比m1 m2=1 2,轨道半径之比轨道半径之比R1 R2=3 1，下列有关数据之，下列有关数据之比正确的是比正确的是( )A、周期之比、周期之比T1 T2=3 1 B、线速度之比、线速度之比v1 v2=3 1C、向心力之比、向心力之比F1 F2=1 9 D、向心加速度之比、向心加速度之比a1 a2=1 91、人造地球卫星的轨道半径越大，则、人造地球卫星的轨道半径越大，则

9、( )A、速度越小，周期越小、速度越小，周期越小B、速度越小，加速度越小、速度越小，加速度越小C、加速度越小、加速度越小,周期越大周期越大D、角速度越小、角速度越小,加速度越大加速度越大BCD课堂练习课堂练习人造卫星的天线偶然折断，天线将做：人造卫星的天线偶然折断，天线将做： A.自由落体运动自由落体运动 B.平抛运动平抛运动 C.远离地球飞向太空远离地球飞向太空 D.继续和卫星一起沿轨道运转继续和卫星一起沿轨道运转 金星的半径是地球的金星的半径是地球的0.95倍，质量为地球的倍，质量为地球的0.82倍，倍，金星的第一宇宙速度是多大金星的第一宇宙速度是多大?设地球半径为设地球半径为R，金星的半径为，金星的半径为r=0.95R，地球质量，地球质量为为m，金星质量，金星质量m=0.82m，地球的第一宇宙速度为，地球的第一宇宙速度为7.9km/s。金星的第一宇宙速度为金星的第一宇宙速度为v1，则：，则：2112vm mGmGmvrrr10 820 827 97 30 951 95. (/ ).GmGmvkm srr把把地球绕太阳公转看作是匀速圆周运动，轨道半径约为地球绕太阳公转看作是匀速圆周运动，轨道半径约为1.51011km，已知引力常量，已知引力常量G=6.671011 Nm2/kg2，则可估，则可估算出太阳的质量约为算出太阳的质量约为 kg。