高中 高一 物理 必修二 《习题课-万有引力》

6.3万有引力定律的应用一、教学目标

1知识与技能：（1）能够计算人造卫星的环绕速度；

（2）了解三个宇宙速度；

（3）知道卫星变轨的原因和过程；

（4）了解同步卫星的特点

2过程与方法：（1）通过运用牛顿第二定律，学会求解环绕速度和宇宙速度； (2)通过分析卫星变轨，了解改变轨道的方法。 3情感态度与价值观：认识发现万有引力定律的重要意义，引导学生经理学科探究的过程，体会科学探究需要极大的毅力和勇气。知识结构图：二、学情分析

1、教学对象分析：学生在此之前已经学习过圆周运动的基本规律和两个基本模型 2、学习需要分析：区分两个速度的不同；抓住变轨的因素；应用同步卫星为社会做贡献三、重难点

（1）重点：理解并计算第一宇宙速度；理解卫星运行各轨道物理量的大小；卫星轨道变化的时机

（2）难点：各轨道物理量的大小和变化

四、教学过程

1、复习导入：

两个物理模型：2、天体研究

（1）求重力加速度（忽略自转）：依据牛顿第二定律F=ma（2）求天体质量m、平均密度ρ(忽略地球自转）

例题1.已知月球到地球的球心距离为r=4×108m，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？?（3）巩固练习：

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()3、宇宙航行：

（1）概念辨析：发射速度和环绕速度

（2）环绕速度：GMm=mv2v=GM依据：r2rr 结论：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 最大环绕速度：v=7.9m/s

(3)宇宙速度：（3）巩固练习：

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?4、地球的环绕体：

（1）近地卫星特征：r=R地，F万=G=mg

（2）同步卫星特征：T=24h，h、v、w、a、f、平面轨道固定

（3）赤道上的物体：F万不等于F向

（4）巩固练习：

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＞vB＞vCB.角速度的大小关系为ωA=ωC＞ωBC.线速度的大小关系为vA=vC<vBD.向心加速度的大小关系为aB＞aC＞aA5、变轨运动：嫦娥一号（视频）

典例分析：9．我国发射“神舟”六号飞船时，先将飞船发达到一个椭圆轨道上，其近地点M距地面200km，远地点N距地面340km，进入该轨道正常运行时，通过M、N点的速率分别为v1和v2，如图7所示。当飞船通过N点时，地面指挥部发出指令，点燃飞船上的发动机，使飞船在短时间内加速后进入离地面340km的圆形轨道，开始绕地球做匀速圆周运动，这时飞船的速率为v3。比较飞船在M、N、P三点正常运行时（不包括点火加速阶段），则速率大小和加速度大小，下列结论正确的是（）

A．v1>v2>v3,a1>a3>a2

B．v1>v2>v3,a1>a2=a3

C．v1>v2=v3,a1>a2>a3

D．v1>v3>v2,a1>a2=a3

六、拓展—天体的追及与相遇

典例分析：[例3]设地球的自转角速度为ω0，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r<5R，飞行方向与地球的自转方向相同