物理万有引力复习市公开课一等奖百校联赛特等奖课件

万有引力与航天复习第1页经典力学不足万有引力与航天人类对行星规律认识“地心说“和”日心说”开普勒行星运动定律轨道定律面积定律周期定律万有引力定律推理、发觉过程内容、公式、意义引力常数G测定及意义万有引力成就称量地球质量计算中心天体质量发觉未知天体宇宙航行宇宙速度人造卫星地球同时卫星宇宙航行成就宏观物体、低速运动、若引力场本章知识结构第2页全部行星绕太阳运动轨道都是椭圆，太阳处于椭圆一个焦点上。开普勒第一定律（轨道定律）第3页FF此定律推论开普勒第二定律（面积定律）对于每一个行星，太阳和行星连线在相等时间内扫过面积相等。离太阳近时速度快，离太阳远时速度慢。第4页开普勒第三定律（周期定律）

全部行星轨道半长轴三次方跟它公转周期二次方比值都相等。太阳行星FaOa：半长轴T：公转周期K由中心天体决定第5页二、万有引力定律内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力大小与物体质量m1m2乘积成正比，与它们之间距离r二次方成反比．公式表示：G是引力常量，适合用于任何两个物体；它在数值上等于两个质量都是1kg物体相距1m时相互作用力．第6页适用条件：

①万有引力定律只适合用于质点间引力大小计算．当两物体间距离远远大于每个物体尺寸时，物体能够看成质点，直接使用万有引力定律计算．②当两物体是质量均匀分布球体时，它们间引力也可直接用公式计算，但式中r是指两球心间距离．m1m2rhR1R2第7页引力常量测定—卡文迪许扭秤试验两次放大及等效思想：扭秤装置把微小力转变成力矩来反应（一次放大），扭转角度（微小形变）经过光标移动来反应（二次放大），从而确定物体间万有引力。G=6.67×10-11N•m2/kg2引力常量测定使万有引力定律有了实际意义引力常数普适性成为万有引力定律正确性见证卡文迪许在室外用望远镜观察扭秤是自然界少数几个最主要物理常数之一第8页静止在地球表面上物体：G=FN因为随地球自转向心加速度很小，在地球表面物体，F万≈FN，则F万≈mg思索：伴随地球自转加紧,地面上物体会不会飞起来?在南北极F万—FN=0在赤道F万—FN=mT

24π2RT

24π2Ran==0.034m/s21.重力是万有引力一个分力，重力与万有引力不论大小还是方向都相差不多,不考虑地球自转,万有引力等于重力.2.伴随纬度而升高，重力加速度逐步增大﹡万有引力与重力FGF向F万GF万GF向rGMm/R2=mg结论：第9页

A．公式中G为引力常量，它是由试验测得，而不是人为要求B．当r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大C．m1与m2受到引力总是大小相等，与m1、m2

是否相等无关D．m1与m2受到引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力1.对于万有引力定律表示式下面说法中正确是（）F=GAC第10页2.关于万有引力，以下说法中正确得是（）A.万有引力只有在天体之间才表达出来B.一个苹果因为其质量很小，它受到地球万有引力几乎能够忽略C.地球对人造卫星万有引力远大于卫星对地球万有力D.地球表面大气层是因为万有引力约束而存在于地球表面附近D第11页一、天体质量计算建立模型

行星近似做匀速圆周运动，万有引力提供向心力

已知某行星绕太阳公转周期为T，设公转轨道半径为r由此能够解出

m22()rTp=GgRM2=第12页2.月亮绕地球转动周期是T，轨道半径为r，若地球半径为R，则地球密度表示式为___________.

1.地球和物体之间万有引力能够认为约等于物体重力，假如地球表面重力加速度为g，物体距地面高度约等于3倍地球半径时重力加速度为g`，则g:g`=1/16课堂练习第13页3.已知某行星绕太阳运动轨道半径为r,公转周期为T,万有引力常量为G,则由此可求出(

)A、某行星质量B、某行星线速度C、太阳质量D、太阳密度4.已知引力常数G和以下各组数据，能计算出地球质量是()A.地球绕太阳运行周期及地球离太阳距离B.月球绕地球运行周期及月球离地球距离C.人造地球卫星在地面附近绕行速度及运行周期D.人造地球卫星在地面附近绕行运行周期BC

BC第14页

5、据报道，最近有太阳系外发觉了首颗“宜居”行星，其质量约为地球质量6.4倍，一个在地球表面重量为600N人在这个行星表面重量将变为960N。由此可推知，该行星半径与地球半径之比约为（）A．0.5B．2C．3.2D．4

B

第15页求中心天体质量解题思绪:万有引力提供向心力重力近似等于万有引力用测定围绕天体（如卫星）轨道和周期方法测量天体质量，不能测定围绕天体质量，只能求中心天体质量mg=mr

22()Tp=小结第16页

天文学家将相距较近，仅在彼此引力作用下运行两颗恒星称为双星。双星系统在银河系中很普遍，利用双星系统中两颗恒星运动特征可推算出它们总质量。已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上某一固定点分别做匀速圆周运动，周期均为T,两颗恒星之间距离为r,试推算这个双星系统总质量。(引力常数为G)能力提升4p2r3

GT2第17页发射速度v运动情况v﹤7.9km/sv=7.9km/s7.9km/s﹤v﹤11.2km/s11.2km/s≦v﹤16.7km/s16.7km/s≦v第二宇宙速度(脱离）第一宇宙速度(围绕)第三宇宙速度（逃逸）物体落回地面物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动物体绕地球运转，运动轨迹是椭圆。物体绕太阳运动物体飞出太阳系一、宇宙速度第18页求第一宇宙速度思绪例、地球半径为R，质量为M，地面附近重力加速度为g，万有引力常量为G，则靠近地面运转人造地球卫星围绕速度?建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动基本思绪2：重力提供向心力基本思绪1:万有引力提供向心力近地卫星在100-200km高度飞行，与地球半径6400km相比完全能够说是在地面附近飞行第19页讨论——不一样天体第一宇宙速度相同吗？是由中心天体质量M、半径R决定。例、已知地球是月球质量81倍，地球半径为月球半径3.8倍，在地球表面上发射卫星，最少需要7.9km/s速度，求在月球上发射一颗围绕月球表面运行飞行物最少需要多大速度？=1.74km/s第20页问题1：卫星轨道圆心在哪儿？二、人造地球卫星全部卫星轨道圆心都在地心上按轨道分类:极地卫星;赤道卫星;其它卫星第21页地球两颗人造地球卫星，都在圆形轨道上运行，它们质量相等，轨道半径不一样,比较它们向心加速度an、线速度v、角速度ω

、周期T。建立模型设地球质量为M，地球半径为R，卫星距地面高为h，卫星质量为m，问题2：第22页hRvmhRMmG+=+22)()()(22hRmhRMmG+=+wmanhRMmG=+2)(anhRMG=+2)(an减小

ω减小T增大v减小

结论：随h增大若两颗人造地球卫星质量不等相等，结论不变，向心加速度an、线速度v、角速度ω、周期T只由轨道半径r

决定，只是向心力不能确定若卫星在近地轨道上运行，则有h=0（r≈R），周期最小=7.9km/s运行速度最大

第一宇宙速度为在地面发射卫星最小速度，也是围绕地球运行最大速度第23页

例、.10.15.9时，“神舟五号”飞船成功发射，飞船在离地面高为343km高空轨道上运行(近似匀速圆周运动）十四圈后于10.16.6时23分返回地面，期间进行了多项科学试验。(已知地球半径为6400km，地球表面重力加速度取10m/s2）则神舟五号在高空圆轨道上匀速运行速度为多大？周期多少分钟？建立模型——画草图——明确已知量——列方程求解hRvmhRMmG+=+22)(V=2π（R+h)/TT=90.6min

T=［24×60－（2×60+37）］/14min=91.64min,第24页

若有一颗卫星相对地球静止，你能否形象描述它轨道？问题3：卫星位于赤道正上方某一高度轨道与赤道重合第25页全部同时卫星都含有以下特点：只能分布在一个确定赤道轨道上。周期与地球自转周期相同:T＝24h。角速度ω与地球自转角速度相同。离地面高度:h=36000km。线速度:v=3.1km/s。第26页第27页资料2比较赤道上某一点、近地卫星、同时卫星T、ω、v、a向用学过知识解释上述结果。第28页问题4：怎样发射同时卫星？第29页1、如图所表示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运行三颗人造卫星，a和b质量相同而小于c质量，以下说法中正确是（）A．b、c线速度大小相等，且小于a线速度B．b、c周期相等，且大于a周期C．b、c向心加速度大小相等，且大于a向心加速度D．b所需向心力最小ABD第30页

2.通信卫星又叫同时卫星，下面关于同时卫星说法中正确是()A.全部地球同时卫星都位于地球赤道平面内B.全部地球同时卫星质量都相等C.全部地球同时卫星绕地球作匀速圆周运动角速度都相等D.全部地球同时卫星离地球高度都相等ACD

第31页3、据报道，我国首颗数据中继卫星——“天链一号01星”，于.4.25在西昌卫星发射中心成功发射，经过四次变轨控制后，于5.1成功定点在东京770赤道上空同时轨道，关于成功定点“天链一号01星”说法正确是（）A.运行速度大于7.9km/sB.离地面高度一定，相对地面静止C.绕地球运行角速度比月球运行角速度大D.向心加速度比静止在赤道上物体向心加速度小BC第32页

5、

同时卫星轨道半径为r，运行速率为v1，加速度为a1；地球赤道上物体随地球自转向心加速度为a2；第一宇宙速度为v2；地球半径为R。则以下关系式正确是（）

A.B.

C.D.AD第33页6、

(05北京)已知地球质量大约是月球质量81倍，地球半径大约是月球半径4倍。不考虑地球、月球自转影响，由以上数据可推算出（）Ａ．地球平均密度与月球平均密度之比约为9∶8Ｂ．地球表面重力加速度与月球表面重力加速度之比约为9∶4C．靠近地球表面沿圆轨道运行航天器周期与靠近月球表面沿圆轨道运行航天器周期之比约为8∶9D．靠近地球表面沿圆轨道运行航天器线速度与靠近月球表面沿圆轨道运行航天器线速度之比约为81∶4C第34页8、发射地球同时卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后点火，使其沿椭圆轨道2运行，最终再次点火。将卫星送入同时圆轨道3。轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点（如图），则当卫星分别在1，2，3轨道上正常运行时，以下说法正确是（）A．卫星在轨道3上速率大于在轨道1速率B．卫星在轨道3上角速度小于在轨道1上角速度C．卫星在轨道1上经过Q点时加速度大于它在轨道2上经过Q点时加速度D．卫星在轨道2上经过P点加速度等于它在轨道3上经过P点加速度BD第35页6经典力学不足第36页经典力学适用范围—低速运动阅读教材，回答为何说经典力学只适用低速运动？怎样区分高速、低速？物体靠近光速运动遵从规律称之为何理论？牛顿时空观与爱因斯坦时空观比较？第37页长度收缩与运动速度关系在当代高能物理研究惯用粒子加速器中，粒子能够被加速到0．9998c高速，从表6-2中还能够看出，这时从加速器中高速运动粒子角度观察，原长1m管道，沿它运动方向测量仅有约2cm了。高能加速器试验验证了相对论时空观正确性第38页经典力学适用范围—宏观世界19世纪末和20世纪初，物理学研究深入到微观世界，发觉电子