【新步步高】2014-2015学年高二物理教科版必修二课件：第三章万有引力定律章末总结[数理化网]

1、第三章 万有引力定律章末总结万有引力定律天体运动地心说与日心说开普勒行星运动定律万有引力定律万有引力定律的发现内容：任何两个物体之间都存在相互作用的引力，引 力的大小与这两个物体的质量的乘积成正比、 与这两个物体之间的距离的平方成反比公式：引力常量的测定卡文迪许适用条件： 间的相互作用质点网络构建区万有引力与航天万有引力定律的应用预言未知天体计算地球的质量(mgF万)： (忽略地球自转影响) 计算天体的质量(F万F向)密度人造卫星 宇宙航行人造地球卫星：高空测量表面测量万有引力与航天人造卫星 宇宙航行三个宇宙速度7.9第一宇宙速度：_km/s第二宇宙速度：_km/s第三宇宙速度：_km/s11

2、.216.7专题整合区一、万有引力定律的应用二、人造卫星稳定运行时各物理量的比较三、人造卫星的发射、变轨与对接一、万有引力定律的应用1地球表面，万有引力约等于物体的重力，由 ；可以求得地球的质量M专题整合区万有引力定律主要应用解决三种类型的问题可以求得地球表面的重力加速度g得出一个黄金代换式GMgR2，该规律也可以应用到其他星球表面2应用万有引力等于向心力的特点，即 ，可 以求得中心天体的质量和密度3应用 可以计算做圆周运动天体的线速 度、角速度和周期例1 2013年12月2日，我国成功发射探月卫星“嫦娥三号”，该卫星在环月圆轨道绕行n圈所用的时间为t，月球半径为R0，月球表面处重力加速度为g

3、0.(1)请推导出“嫦娥三号”卫星离月球表 面高度的表达式；(2)地球和月球的半径之比为 4，表面 重力加速度之比为 6，试求地球和 月球的密度之比一、万有引力定律的应用专题整合区解析（1）周期为由万有引力提供向心力（2）32例2 小行星绕恒星运动，恒星均匀地向四周辐射能量，质量缓慢减小，可认为小行星在绕恒星运动一周的过程中近似做圆周运动则经过足够长的时间后，小行星运动的()A半径变大 B速率变大C角速度变大 D加速度变大一、万有引力定律的应用专题整合区A解析提供小于需要，做离心运动返回二、人造卫星稳定运行时各物理量的比较卫星在轨道上做匀速圆周运动，则卫星受到的万有引力全部提供卫星做匀速圆周运

4、动所需的向心力根据万有引力定律、牛顿第二定律和向心力公式得专题整合区(r越大，a越小)(r越大，v越小)(r越大，越小)(r越大，T越大)由以上可以看出：人造卫星的轨道半径r越大，运行得越慢(即v、越小，T越大)例3 由于阻力，人造卫星绕地球做匀速圆周运动的半径逐渐减小，则下列说法正确的是( )A运动速度变大 B运动周期减小C需要的向心力变大 D向心加速度减小专题整合区ABC二、人造卫星稳定运行时，各物理量的比较解析返回要发射人造卫星，动力装置在地面处要给卫星以很大的发射初速度，且发射速度vv17.9 km/s，人造卫星做离开地球的运动；当人造卫星进入预定轨道区域后，再调整速度，使F引F向，即

5、 ，从而使卫星进入预定轨道专题整合区1发射问题三、人造卫星的发射、变轨与对接人造卫星在轨道变换时，速度发生变化，导致万有引力与向心力相等的关系被破坏，继而发生向心运动或离心运动，发生变轨专题整合区2变轨问题三、人造卫星的发射、变轨与对接发射过程：如图所示，一般先把卫星发射到较低轨道1上，然后在P点点火，使火箭加速，让卫星做离心运动，进入轨道2，到达Q点后，再使卫星加速，进入预定轨道3.回收过程：与发射过程相反，当卫星到达Q点时，使卫星减速，卫星由轨道3进入轨道2，当到达P点时，再让卫星减速进入轨道1，再减速到达地面空间站实际上就是一个载有人的人造卫星，地球上的人进入空间站以及空间站上的人返回地

6、面都需要通过宇宙飞船来完成这就存在一个宇宙飞船与空间站对接的问题专题整合区3对接问题三、人造卫星的发射、变轨与对接如图所示，飞船首先在比空间站低的轨道运行，当运行到适当位置时，再加速运行到一个椭圆轨道通过控制轨道使飞船跟空间站恰好同时运行到两轨道的相切点，便可实现对接例4 如图所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆形轨道1运行，然后点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆形轨道3运行，设轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，则卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时：专题整合区三、人造卫星的发射、变轨与对接(1)比较卫星经过轨道1、2上的Q点的加速度的大小，以及卫星

7、经过轨道2、3上的P点的加速度的大小；(2)设卫星在轨道1、3上的速度大小为v1、v3，在椭圆轨道上Q、P点的速度大小分别是v2Q、v2P，比较四个速度的大小解析两个位置加速度大小相等例4 如图所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆形轨道1运行，然后点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆形轨道3运行，设轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，则卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时：专题整合区三、人造卫星的发射、变轨与对接(1)比较卫星经过轨道1、2上的Q点的加速度的大小，以及卫星经过轨道2、3上的P点的加速度的大小；(2)设卫星在轨道1、3上的速度大小为v1、v

8、3，在椭圆轨道上Q、P点的速度大小分别是v2Q、v2P，比较四个速度的大小因为r1r3，所以v1v3经过Q点时经点火加速由1轨道进入2轨道所以v2Qv1经过P点时经点火加速由2轨道进入3轨道所以v3v2Pv2Q v1v3 v2P解析返回自我检测区12341(万有引力定律的应用)不可回收的航天器在使用后，将成为太空垃圾如图所示是漂浮在地球附近的太空垃圾示意图，对此有如下说法，正确的是()A离地越低的太空垃圾运行周期越小B离地越高的太空垃圾运行角速度越小C由公式 得，离地越高的太空 垃圾运行速率越大D太空垃圾一定能跟同一轨道上同向飞 行的航天器相撞123由万有引力提供向心力模型速度相等，不可能相撞

9、4解析2(万有引力定律的应用)“嫦娥一号”是我国首次发射的探月卫星，它在距月球表面高度为200 km的圆形轨道上运行，运行周期为127分钟已知引力常量G6.671011 Nm2/kg2，月球半径约为1.74103 km.利用以上数据估算月球的质量约为()A8.11010 kg B7.41013 kgC5.41019 kg D7.41022 kg1234r=R0解析由万有引力提供向心力代入数据，得M7.41022 kg3(人造卫星稳定运行时各物理量的比较)a是静置在地球赤道上的物体，b是近地卫星，c是地球同步卫星，a、b、c在同一平面内绕地心做逆时针方向的圆周运动，某时刻，它们运行到过地心的同一直线上，如图甲所示一段时间后，它们的位置可能是图乙中的()角速度较大角速度相同c永远在a的正上方可能在前可能在后，还有可能依然在同一直线上1234解析4(人造卫星的变轨问题)2010年10月1日，“嫦娥二号”在四川西昌发射成功，10月6日实施第一次近月制动，进入周期约为12 h的椭圆环月轨道；10月8日实施第二次近月制动，进入周期约为3.5 h的椭圆环月轨道；10月9日实施第三次近月制动，进入轨道高度约为100 km的圆形环月工作轨道实施近月制动的位置都是在相应的近月点P，如图所示