高中物理 必修二 习题课《万有引力》课件

1、第六章 万有引力定律第3节 万有引力定律的应用龙华中学吴晓珊一、知识构架万有引力的应用天体研究不同天体的g，M，宇宙航行人造卫星环绕速度周期等对比发射速度二、物理模型地面上的物体或近地面物体环绕物体三、天体研究1、求重力加速度g(忽略自转）注意：在高空中，随着h增加，g变小，G变小ABF合=ma2、求天体质量m、平均密度(忽略地球自转）例题1.已知月球到地球的球心距离为r=4108m，月亮绕地球运行的周期为30天，求地球的质量和密度？ 例题2.已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R，万有引力常数为G，求地球质量和密度？?中心球体任意球体练习1.假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星，若

2、这颗卫星在距该天体表面高度为h的轨道做匀速圆周运动，周期为T，已知万有引力常量为G，求：（1）该天体的质量是多少？（2）该天体的密度是多少？（3）该天体表面的重力加速度是多少？练习2.假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体。一矿井深度为d，已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为()ABA点B点一、知识构架万有引力的应用天体研究不同天体的g，M，宇宙航行人造卫星环绕速度周期等对比发射速度四、宇宙航行思考：人造卫星离开火箭后的初速度与进入轨道的速度一样吗？为什么？怎么算？（1）发射速度（宇宙速度）：是指被发射物在地面附近 离开发射装置时的速度。例如 人

3、造卫星进入太空时的初速度 （2）环绕速度：是指卫星进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的速度。例如 人造卫星在轨道的飞行速度。1、两个重要概念2、环绕速度（1）圆形轨道的环绕速度、周期等（r越大，T越大）（r越大，v越小） （r越大，越小）注意：同一中心体，r固定，a、v、w、f 等固定 r越大，T越大，a、v、w、f、n越小，但是F不确定第一宇宙速度？近地卫星其它卫星问题2 ：如何发射速度大于7.9km/s,卫星做什么运动呢？问题1：最大的环绕速度等于多少？3、宇宙速度v1=7.9km/sv2=11.2km/sv3=16.7km/s第三宇宙速度（逃逸速度）：v3=16.7km/s；（卫星挣脱太阳束

4、缚的最小发射速度）2.宇宙速度第一宇宙速度（环绕速度）：v1=7.9km/s；（地球卫星的最小发射速度，地球卫星最大的绕行速度）第二宇宙速度（脱离速度）：v2=11.2km/s；（卫星挣脱地球束缚变成小行星的最小发射速度）练习3.金星的半径是地球的0.95倍，质量为地球的0.82倍，金星的第一宇宙速度是多大?解：设地球半径为R，金星的半径为r=0.95R，地球质量为m，金星质量 =0.82m，地球的第一宇宙速度为7.9km/s。金星的第一宇宙速度为v1，则：近地卫星同步卫星月球T=84分钟v=7.9km/sT=24hh=3.6104kmT=27天h=3.6105km4、地球的环绕体R越大，T越

5、大，v、w、a、f、F万，越小近地卫星1、近地卫星： r=R地 F万=G=mg （即向心加速度a=g=9.8m/s2） v=7.9km/s (即第一宇宙速度） 同步卫星特征同步卫星、近地卫星、赤道上物体物理量的比较1.相同点(1)都以地心为圆心做匀速圆周运动。(2)同步卫星与赤道上的物体具有相同的角速度。2.不同点(1)向心力的不同(2)向心加速度的不同练习6.如图所示，A为地球赤道上的物体，B为地球的一颗卫星，C为地球同步卫星，下列有关它们的关系叙述正确的是（）A. 线速度的大小关系为vA vBvCB. 角速度的大小关系为A=CBC. 线速度的大小关系为vA=vCv2v3, a1a3a2Bv

6、1v2v3, a1a2=a3Cv1v2=v3, a1a2a3Dv1v3v2, a1a2=a3v1v2v3NPD解见下页 根据题意在N点点火加速过程中，卫星速度将增大，所以有v3v2 ，卫星沿椭圆轨道运行时，由于只有万有引力做负功,卫星机械能守恒，动能逐渐减小，因此有 v1v2在椭圆轨道近地点的速率v1应大于距地面200km做圆周运动的速率v1 ， v1 v1 由万有引力定律 v1 v3v1v3v2由a1a2=a3解：拓展点三天体中的追及、相遇问题1.对于天体中的追及、相遇问题的处理思路2.在分析卫星与地球上的物体的相遇与追及问题时，要根据地球上物体与同步卫星角速度相同的特点进行判断。试题案例例3 设地球的自转角速度为0，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，某人造卫星在赤道上空做匀速圆周运动，轨道半径为r，且r5R，飞行方向与地球的自转方向相同，在某时刻，该人造卫星通过赤道上某建筑物的正上方，则到它 所需要的时间为(地球同步卫星轨道半径约为6.6R)()下一次通过该建筑物正上方隐含：卫星已经比建筑物多走了一圈答案D针对训练3 两颗卫星在同一轨道平面绕地球做匀速圆周运动，如图所示，地球半径为R，a卫星离地面的高度等于R，b卫星离地面高度为3R，则：(1)a、b两卫星周期之比TaTb是多少？(2)若某时刻两卫星正好同时通过地面同