万有引力与航天课件

1、万有引力与航天万有引力与航天自我练习答案： 1.CD 2.B 3.BD 4.ABD万有引力与航天课标要求：课标要求：1、理解万有引力定律的内容和公式。2、掌握万有引力定律的适用条件。3、了解万有引力的“三性”，即： 普遍性相互性 宏观性4、掌握对天体运动的分析。复习重点复习重点 万有引力定律在天体运动问题中的应用教学难点教学难点 宇宙速度、人造卫星的运动万有引力与航天知识网络万有引力与航天知识回顾：1、开普勒行星运动定律 第一定律：轨道定律 第二定律：面积定律 第三定律：周期定律 第三定律：比值 _ =k是一个与 有关的常量.2、万有引力定律万有引力定律公式：适用条件:23Ta2rMmGF 物

2、体可以看成质点中心天体万有引力与航天3、万有引力定律在天文学上的应用。基本方法： 把天体的运动看成匀速圆周运动，其所需向心力由万有 引力提供： 在天体表面附近，万有引力近似等于重力。 (黄金代换)rTmrmrvmrMmG222224mgRMmG22gRGM 万有引力与航天4、天体质量，密度的估算。 测出环绕天体作匀速圆周运动的半径r，周期为T， 由_ 得被环绕天体的质量 为 ，密度为 在天体的表面运行时，rR，则 =rTmrMmG22242324GTrM3233RGTr23GT万有引力与航天5、线速度，角速度、周期、向心加速度与半径的关系。由_ 得 _ r越大,v越 由_ 得 _ r越大, 越

3、 由_ 得_ r越大,T越 由_ 得_ r越大,an越 综上，在这四个量中，当半径增大时，只有 增大 nmarMmG222MmvGmrrGMvr22MmGmrr3GMr2224MmGmrrT234rTGM大小小小2rMmGanT万有引力与航天一一.处理天体运动的基本思路 (1)(1)“天上一条龙天上一条龙”：万有引力提供向心力：万有引力提供向心力2Mma=mmFGr222v2=mr=mrrT一条龙：（2 2）“地上有黄金地上有黄金”：万有引力近似等于重力：万有引力近似等于重力2GMgR黄代换：金（3 3）有用的结论：）有用的结论：332T=2.GMGMGMrMva Grrr ， ， ，万有引力

4、与航天例题例题1(2011年高考山东理综年高考山东理综)甲、乙为两颗地球卫星，甲、乙为两颗地球卫星，其中甲为地球同步卫星，乙的运行高度低于甲的运行高度，其中甲为地球同步卫星，乙的运行高度低于甲的运行高度，两卫星轨道均可视为圆轨道以下判断正确的是两卫星轨道均可视为圆轨道以下判断正确的是( )A甲的周期大于乙的周期甲的周期大于乙的周期B乙的速度大于第一宇宙速度乙的速度大于第一宇宙速度C甲的加速度小于乙的加速度甲的加速度小于乙的加速度D甲在运行时能经过北极的正上方甲在运行时能经过北极的正上方AC万有引力与航天练习1.火星有两颗卫星，分别是火卫一和火卫二，它们的轨道近似为圆，已知火卫一的周期为7小时3

5、9分，火卫二的周期为30小时18分，则两颗卫星相比（ ）A火卫一距火星表面近 B火卫二的角速度大C火卫一的运动速度大 D火卫二的向心加速度大AC万有引力与航天二二 变轨问题变轨问题思考：思考：人造卫星在低轨道上运行，要想让他人造卫星在低轨道上运行，要想让他 在同步卫星轨道（高轨道）上运行，应采取在同步卫星轨道（高轨道）上运行，应采取什么措施？什么措施？万有引力与航天万有引力与航天 万有引力与航天例题例题2 (2010年高考江苏卷改编年高考江苏卷改编)2009年年5月，航天飞月，航天飞机将对哈勃空间望远镜进行维修，在机将对哈勃空间望远镜进行维修，在A点从椭圆轨道点从椭圆轨道 进入圆形轨道进入圆形

6、轨道 ，B为轨道为轨道上的一点，如图所上的一点，如图所示关于航天飞机的运动，下列说法中正确的是示关于航天飞机的运动，下列说法中正确的是( )A在轨道在轨道上经过上经过A的速度小于经过的速度小于经过B的速度的速度B在轨道在轨道上经过上经过A的速度等于在轨道的速度等于在轨道上经过上经过A的速度的速度C在轨道在轨道上运动的周期小于在轨道上运动的周期小于在轨道上运动的周期上运动的周期D在轨道在轨道上经过上经过A的加速度小于在轨道的加速度小于在轨道上经过上经过A的加的加速度速度AC万有引力与航天练习练习2：如图所示，：如图所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运是在地球大气层外圆形轨道上运动的动的3

7、颗卫星，下列说法正确的是颗卫星，下列说法正确的是()Ab、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Bb、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Cc加速可追上同一轨道上的加速可追上同一轨道上的b，b减速可等候同一轨道上的减速可等候同一轨道上的cDa卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将增大卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将增大AD万有引力与航天三三. .处理双星问题的方法处理双星问题的方法在天体运动中，将两颗彼此相距较近在天体运动中，将两颗彼此相距较近的行星称为双星的行星称为双星. . 万有引力提供万有引力

8、提供向心力，做匀速圆周运动，具有向心力，做匀速圆周运动，具有以下三个特点：以下三个特点：1. 1. 向心力由它们之间的万有引力向心力由它们之间的万有引力提供，故提供，故F F1 1=F=F2 2. .2.2.由于两颗行星之间的距离总是恒定不变的，所以两颗行星由于两颗行星之间的距离总是恒定不变的，所以两颗行星相等时间内转过的角度相同，即相等时间内转过的角度相同，即12 ， T T1 1=T=T2 2. .3.3.由于圆心在两颗行星的连线上，所以由于圆心在两颗行星的连线上，所以r r1 1+r+r2 2=L=L. .万有引力与航天例题例题3： 两个星球组成双星，它们在相互之间的万有引力作用下绕两个

9、星球组成双星，它们在相互之间的万有引力作用下绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动现测得两星中心的距连线上某点做周期相同的匀速圆周运动现测得两星中心的距离为离为L，其运动周期为，其运动周期为T，求两星的总质量，求两星的总质量v设两颗恒星的质量分别为设两颗恒星的质量分别为m1、m2，做，做圆周运动的半径分别为圆周运动的半径分别为r1、r2，周期分，周期分别为别为T1、T2，根据题意有，根据题意有vT1T2vr1r2L 万有引力与航天v根据万有引力定律和牛顿定律，有根据万有引力定律和牛顿定律，有万有引力与航天四四. .万有引力定律与抛体运动相结合的问题万有引力定律与抛体运动相结合的问题例4、如图如图

10、443，一宇航员站在某质量分布均匀的星球表，一宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上的面一斜坡上的A点，沿水平方向以初速度点，沿水平方向以初速度v0抛出一个小球，抛出一个小球，测得经时间测得经时间t落到斜坡上另一点落到斜坡上另一点B，斜坡的倾角为，斜坡的倾角为，已知，已知该星球半径为该星球半径为R，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)该星球的第一宇宙速度该星球的第一宇宙速度图图443万有引力与航天Lhx 设平抛运动的位移为L， 把位移分解为竖直方向和水平方向， 221sintgLtvL0costvgtan20tRvRgRGMvtan20 由 得万有引力

11、与航天反思领悟反思领悟:v本题属于万有引力与平抛运动相结合本题属于万有引力与平抛运动相结合 的题目，的题目，应抓住问题的切入点：平抛小球的加速度就应抓住问题的切入点：平抛小球的加速度就是该星球表面的重力加速度，类似问题还可是该星球表面的重力加速度，类似问题还可以结合竖直上抛，自由落体等。以结合竖直上抛，自由落体等。万有引力与航天小结小结: :应用的基本思路与方法应用的基本思路与方法1 1、天体运动的向心力来源于天体之间的万有引力，即、天体运动的向心力来源于天体之间的万有引力，即 222MmvGmrr=2mrw=2、是地球对物体的万有引力近似等于物体的重力，即是地球对物体的万有引力近似等于物体的

12、重力，即 2MmGmgR=2GMgR=rTm24万有引力与航天巩固练习：巩固练习：练习练习1“发现发现”号宇宙飞船曾成功地与环绕地球的国际空间号宇宙飞船曾成功地与环绕地球的国际空间站对接，那么在对接前，飞船为了追上轨道空间站，可以采站对接，那么在对接前，飞船为了追上轨道空间站，可以采取的措施是取的措施是 ()A只能在低轨道上加速只能在低轨道上加速B只能在高轨道上加速只能在高轨道上加速C只能在空间站运行轨道上加速只能在空间站运行轨道上加速D不论什么轨道，只要加速就行不论什么轨道，只要加速就行A万有引力与航天2.两颗人造卫星绕地球作匀速圆周运动，周期之比为两颗人造卫星绕地球作匀速圆周运动，周期之比为TA TB = 1 8，则轨道半径之比和运动速度之比分别为，则轨道半径之比和运动速度之比分别为( )ARA RB = 4 1BRA RB = 1 4CVA VB = 1 2DVA VB = 2 1BD万有引力与航天3利用下列哪组数据，可以计算出地球