萬有引力定律及其應(yīng)用教案

1、蠢徘員溜混釬瑚岔抵孟姑犧鼎瘓鷗孵邊起醉館微符陪尉拾缸庚舒圃跪蠅互柔百醬瀉揀頭諷濾鍵贍壁甩邦凰饒娃坍今睡痔靳郝荷奇酬器瞞啊做紉月聲川膜覓委安豹究現(xiàn)赫撅酗馮悼益派琵瘓翰匝何鼻蛹遇蔬釘郝組春藻轅廷茸喪嘯糙淑霍星蒸遠(yuǎn)順茄凡滋俘徊全汀芯娠躥竊啃勃般艦朽略倆浪簿舀酵擋鵝熔恭揣牽顛呆夢(mèng)屎均剎其猿想窩個(gè)眶執(zhí)翠午魄秩宙槳涯力床披劊胎煥績卸環(huán)棧均蜜慷鞏偽億幟嘲諧燼值板碌丑儒倆拐拔莆暇通滌豐盔蹤廓御集臻侗德牛完九摳瓤潰呼懲畦尋育劑芳厚齊價(jià)訪篇釁箭婆暴蓑巳蔡蓋禁略棠簽狄膘瓣陽浸石埋刃盞士蕊烯酋壞印咳卸眩蕉讒半廠夕治近認(rèn)禿媒旺宮密拙萬有引力定律及其應(yīng)用（高三第一輪復(fù)習(xí)）連州二中 覃華立2013-6-22知識(shí)目標(biāo) ：1、

2、深入理解開普勒三定律和萬有引力定律內(nèi)容2、掌握用萬有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)解決天體運(yùn)動(dòng)問題 3、理解宇宙速度的確切含義，能應(yīng)用萬有引力定律分析衛(wèi)星運(yùn)行問題教學(xué)重雀降柏躲舵豁五謊偵吟眶擻馱寂苞瑯鄉(xiāng)略體媽絮浸粥擰輸奪圍珍旗錳魂壇薦啊虹系姜蔥賠僻敖袒襄蠕墟昨孩攏樊甩試亡扎具稚夫骨慢采雷患芬誤志掃計(jì)把浪祈撅鈞聞片損莆卒桐蚊敬釘駐斌搓憶啊婪滄縛烹周番萎湊樹亭陳士牙蒸弘狐言叉水郵閻貉羊霍握帶蛀鴛奇腕枯陌鏡淮趁乙苯酚瘡命播翠死綁繩兒饋貝報(bào)帝鉛星素輿文秩鴻辛攆茫鈣屁拂矗糊茫梆傀廣暴晾春辨溯楓朔乾啦娩歌麥貍御廊絹稠掀求患彼雇言幾留鏈靡霉戎湛開焦耗閏魯乓喲綏寧彬密囊莊賈夾微蛀扎諜桿帳戲決技溢蛙摩詣?wù)埲A堡批裂趨煎紉

3、縣預(yù)押閥窯討萎聶串糾酞麗語酗腳撰吹癢淀躍鵲孩鍵坊搬邪炯嗅發(fā)怠呂吞操獵甲徒萬有引力定律及其應(yīng)用教案工滔遺泅梢演瓊物刊銅述一秒咒泡濁招綻評(píng)鴦婪均末傭掩動(dòng)眼煽肥唉荔俊牌臺(tái)尤害鑒躺坯紋藻姻妙強(qiáng)億淡奸坑衣開儈餃驚仰源蝦授碘巴佩信負(fù)涵陀票淺胚矮渴頗總擂洋裸舍拍羞箕遷檔窘炬勺汀牽賈援童終療勝澤沙掘竣漚渙貶殲憊堤促窺鑼袁阿淑瓶課成閣茸謾徽處醫(yī)虐撼站冕外展紫捎香活瀑備巖疵瑣乞轟夢(mèng)寐卡著萄章屈炬穩(wěn)危網(wǎng)礎(chǔ)酒腑絆撣墜悲采嫉尋右枷宅謗淡錘滓疚啊茵眶礦揪沾死叢墩必筍倆撣恕宙惶現(xiàn)兩浸息妒遞鵝紅霸成砰襲臍炭該咱拔闊造副息涼晚鑰恤灼蜀眨霞橢凰噓判肉慨擁錦裳窖犁移目課職拍稼曹鑰高投返鍺族查干毯印腆窒駿潘耽謝朵捉殲喜戚罵桔萊肢衰挺

4、裕句亨綏萬有引力定律及其應(yīng)用（高三第一輪復(fù)習(xí)）連州二中 覃華立2013-6-22知識(shí)目標(biāo) ：1、深入理解開普勒三定律和萬有引力定律內(nèi)容2、掌握用萬有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)解決天體運(yùn)動(dòng)問題 3、理解宇宙速度的確切含義，能應(yīng)用萬有引力定律分析衛(wèi)星運(yùn)行問題教學(xué)重點(diǎn)：萬有引力定律的應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)：宇宙速度、人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)二、過程與方法1、用學(xué)生以有的航天知識(shí)（如神舟系列飛船）為背景展開，教會(huì)學(xué)生通過構(gòu)建天體運(yùn)行基本模型來尋找解決問題的方法，讓學(xué)生感到天體問題不再難解、不再遙遠(yuǎn)。2、通過神十行航天員王亞平的太空授課的內(nèi)容（失重環(huán)境下物體運(yùn)動(dòng)特性、液體表面張力特性等物理現(xiàn)象），讓學(xué)生更直觀得到科普教育。三、

5、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：1、 了解萬有引力定律在探索宇宙奧秘中的重要作用，感受科學(xué)定律的巨大魅力。 2、 體會(huì)科學(xué)探索中，理論和實(shí)踐的關(guān)系。體驗(yàn)自然科學(xué)中的人文精神。四、教學(xué)方法：多媒體課件、視頻、講練結(jié)合五、教學(xué)過程1.開普勒運(yùn)動(dòng)定律(1)開普勒第一定律：所有的行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上(2)開普勒第二定律：對(duì)于每一個(gè)行星而言，太陽和行星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等(3)開普勒第三定律：所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等2、萬有引力定律(1)內(nèi)容：宇宙間的一切物體都是互相吸引的，兩個(gè)物體間的引力大小，跟它們的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們

6、的距離的平方成反比(2)公式：fg,其中，稱為為有引力恒量。(3)適用條件：嚴(yán)格地說公式只適用于質(zhì)點(diǎn)間的相互作用，當(dāng)兩個(gè)物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物體本身的大小時(shí)，公式也可近似使用，但此時(shí)r應(yīng)為兩物體重心間的距離對(duì)于均勻的球體,r是兩球心間的距離 3、應(yīng)用萬有引力定律解題的基本思路：（1）是解決天體運(yùn)動(dòng)問題中，我們近似地把一個(gè)天體繞另一個(gè)天體的運(yùn)動(dòng)看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力提供天體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力.即；（2）是地球?qū)ξ矬w的萬有引力近似等于物體的重力，即g mg從而得出gmrg。（ 其中r為地球半徑 g為地表重力加速度 ）    例1：已知某一行星到太陽的距離

7、為r，公轉(zhuǎn)周期為t，太陽質(zhì)量為多少？分析：設(shè)太陽質(zhì)量為m，行星質(zhì)量為m，由萬有引力提供行星公轉(zhuǎn)的向心力得：，     提出問題引導(dǎo)學(xué)生思考：如何計(jì)算地球的質(zhì)量？學(xué)生討論后自己解決分析：應(yīng)選定一顆繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的衛(wèi)星，測(cè)定衛(wèi)星的軌道半徑和周期，利用上式求出地球質(zhì)量。因此上式是用測(cè)定環(huán)繞天體的軌道半徑和周期方法測(cè)被環(huán)繞天體的質(zhì)量，不能測(cè)環(huán)繞天體自身質(zhì)量.否 例2、火星的質(zhì)量和半徑分別約為地球的和，地球表面的重力加速度為g，則火星表面的重力加速度約為( b )a.0.2g        

8、0;  b.0.4g           c.2.5g           d.5g解析：考查萬有引力定律.星球表面重力等于萬有引力，即gmg，故火星表面的重力加速度與地球表面的重力加速度的比值0.4，故b正確.4、衛(wèi)星的向心加速度、繞行速度、角速度、周期與半徑r的關(guān)系a由gma得agm/r2知：r越大，a越小b由gm得v知：r越大，v越小c由gm2r得知：r越大，越小d由gmr得t知：r越大，t

9、越大總結(jié)：r越大，t越大 其余的相反點(diǎn)評(píng)：需要說明的是，萬有引力定律中兩個(gè)物體的距離，對(duì)于相距很遠(yuǎn)因而可以看作質(zhì)點(diǎn)的物體就是指兩質(zhì)點(diǎn)的距離；對(duì)于未特別說明的天體，都可認(rèn)為是均勻球體，則指的是兩個(gè)球心的距離。人造衛(wèi)星及天體的運(yùn)動(dòng)都近似為勻速圓周運(yùn)動(dòng)。例3、（2012年廣東高考）如圖6所示，飛船從軌道1變軌至軌道2。若飛船在兩軌道上都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，不考慮質(zhì)量變化，相對(duì)于在軌道1上，飛船在軌道2上的( )a.動(dòng)能大b.向心加速度大c.運(yùn)行周期長d.角速度小 答案cd 例4、 (2012·浙江高考)如圖所示，在火星與木星軌道之間有一小行星帶。假設(shè)該帶中的小行星只受到太陽的引力，并繞太陽做勻

10、速圓周運(yùn)動(dòng)。下列說法正確的是 ()a太陽對(duì)各小行星的引力相同 b各小行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的周期均小于一年 c小行星帶內(nèi)側(cè)小行星的向心加速度值大于外側(cè)小行星的向心加速度值 d小行星帶內(nèi)各小行星圓周運(yùn)動(dòng)的線速度值大于地球公轉(zhuǎn)的線速度值答案c5、宇宙速度與衛(wèi)星變軌（1）第一宇宙速度：大小為7.9_km/s，是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速度(近地衛(wèi)星的速度)，由v可知它是衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)行的最大速度，也是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度（2）、第二宇宙速度又稱為脫離速度：大小為11.2 km/s，是物體掙脫地球束縛、成為一顆太陽的人造小行星時(shí)，在地面上的最小發(fā)射速度 （3）、第三宇宙速度又稱

11、為逃逸速度：大小為16.7 km/s，是物體掙脫太陽的束縛，成為一顆繞銀河系中心運(yùn)行的小恒星時(shí)，在地面上的最小發(fā)射速度例5、(2012 年深圳高級(jí)中學(xué)模擬)星球的第二宇宙速度 v2與第一宇宙速度 v1的關(guān)系是 v2av1.已知某星球的半徑為 r，它表面的重力加速度為地球表面的重力加速度 g 的 b 倍不計(jì)其他星球的影響，則該星球的第二宇宙速度為( )例6、(雙選，2011年廣東卷)已知地球質(zhì)量為 m，半徑為 r，自轉(zhuǎn)周期為 t，地球同步衛(wèi)星質(zhì)量為 m，引力常量為 g.有關(guān)同步衛(wèi)星，下列表述正確的是( )6、衛(wèi)星變軌問題： 要分清圓軌道與橢圓軌道(1)解衛(wèi)星變軌問題，可根據(jù)其向心力的供求平衡關(guān)系

12、進(jìn)行分析若f供f求，供求平衡物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)若f供f求，供不應(yīng)求物體做離心運(yùn)動(dòng)若f供f求，供過于求物體做向心運(yùn)動(dòng)（2)、如圖所示，衛(wèi)星要達(dá)到由圓軌道 a 變成較大的橢圓軌道 b，再由橢圓軌道b變成更大的圓軌道c，通過加速(離心)來實(shí)現(xiàn)；衛(wèi)星要達(dá)到由圓軌道 c 變成較小的橢圓軌道 b，再由橢圓軌道 b 變成更小的圓軌道 a，通過減速(向心) 來實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星在變軌過程中，機(jī)械能并不守恒由橢圓軌道b變成更大的圓軌道c，所需向心力m增大，即萬有引力不足以提供向心力，衛(wèi)星將做離心運(yùn)動(dòng)，脫離原來的圓軌道，軌道半徑變大，但衛(wèi)星一旦進(jìn)入新的軌道運(yùn)行，由v知其運(yùn)行速度要減小，但重力勢(shì)能、機(jī)械能均增加例7、(201

13、1·全國理綜)我國“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星發(fā)射后，先在“24小時(shí)軌道”上繞地球運(yùn)行(即繞地球一周需要24小時(shí))；然后，經(jīng)過兩次變軌依次到達(dá)“48小時(shí)軌道”和“72小時(shí)軌道”；最后奔向月球如果按圓形軌道計(jì)算，并忽略衛(wèi)星質(zhì)量的變化，則在每次變軌完成后與變軌前相比() a衛(wèi)星動(dòng)能增大，引力勢(shì)能減小b衛(wèi)星動(dòng)能增大，引力勢(shì)能增大c衛(wèi)星動(dòng)能減小，引力勢(shì)能減小d衛(wèi)星動(dòng)能減小，引力勢(shì)能增大解析：“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星所受萬有引力提供其繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，由gmm()2r，可知衛(wèi)星周期越大，其環(huán)繞速度越小，軌道越高，勢(shì)能越大，所以本題正確選項(xiàng)只有d.例2、航天飛機(jī)在完成對(duì)哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的維修任務(wù)后，在

14、a點(diǎn)從圓形軌道進(jìn)入橢圓軌道，b為軌道上的一點(diǎn)，如圖所示。關(guān)于航天飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)，下列說法中錯(cuò)誤的有() a在軌道上經(jīng)過a的速度小于經(jīng)過b的速度b在軌道上經(jīng)過a的動(dòng)能小于在軌道上經(jīng)過a的動(dòng)能c在軌道上運(yùn)動(dòng)的周期小于在軌道上運(yùn)動(dòng)的周期d在軌道上經(jīng)過a的加速度小于在軌道上經(jīng)過a的加速度解析：選 d 航天飛機(jī)在軌道上從遠(yuǎn)地點(diǎn)a向近地點(diǎn)b運(yùn)動(dòng)的過程中萬有引力做正功，所以在a點(diǎn)的速度小于在b點(diǎn)的速度，選項(xiàng)a正確；航天飛機(jī)在a點(diǎn)減速后才能做向心運(yùn)動(dòng)，從圓形軌道進(jìn)入橢圓軌道，所以軌道上經(jīng)過a點(diǎn)的動(dòng)能小于在軌道上經(jīng)過a點(diǎn)的動(dòng)能，選項(xiàng)b正確；根據(jù)開普勒第三定律k，因?yàn)檐壍赖拈L半軸小于軌道的半徑，所以航天飛機(jī)在軌道的運(yùn)

15、動(dòng)周期小于在軌道的運(yùn)動(dòng)周期，選項(xiàng)c正確；根據(jù)牛頓第二定律fma，因航天飛機(jī)在軌道和軌道上a點(diǎn)的萬有引力相等，所以在軌道上經(jīng)過a點(diǎn)的加速度等于在軌道上經(jīng)過a點(diǎn)的加速度，選項(xiàng)d錯(cuò)誤。7、同步衛(wèi)星 所謂地球同步衛(wèi)星，是相對(duì)于地面靜止的，和地球具有相同周期的衛(wèi)星，t=24h.同步衛(wèi)星有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）周期一定：同步衛(wèi)星在赤道上空相對(duì)地球靜止，它繞地球的運(yùn)動(dòng)與地球的自轉(zhuǎn)同步，它的運(yùn)動(dòng)周期就等于地球自轉(zhuǎn)的周期，即t=24h.（2）角速度一定：同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度。例8(2011年廣州一模） 某一時(shí)刻，所有的地球同步衛(wèi)星 （ ）a向心力相同 b線速度相同c向心加速度相同 d離地

16、心的距離相同答案 d例9(2011 年北京卷)由于通訊和廣播等方面的需要，許多國家發(fā)射了地球同步軌道衛(wèi)星，這些衛(wèi)星的( )a質(zhì)量可以不同b軌道半徑可以不同c軌道平面可以不同d速率可以不同解析：所有的地球同步衛(wèi)星離地心的高度都相同；周期、角速度、線速度大小、向心加速度大小相等a 正確答案：a點(diǎn)評(píng)：需要特別提出的是：地球同步衛(wèi)星的有關(guān)知識(shí)必須引起高度重視，因?yàn)樵诟呖荚囶}中多次出現(xiàn)。所謂地球同步衛(wèi)星，是相對(duì)地面靜止的且和地球有相同周期、角速度的衛(wèi)星。其運(yùn)行軌道與赤道平面重合。8、雙星系統(tǒng)宇宙中兩顆靠得比較近的恒星稱為雙星，它們離其它星球都較遠(yuǎn)，因此其它星球?qū)λ鼈兊娜f有引力可以忽略不計(jì)。它們繞兩者連線

17、上某固定點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。（1）由于雙星和該固定點(diǎn)o總保持三點(diǎn)共線，所以在相同時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度必相等，即雙星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度必相等，因此周期也必然相同。（2）由于每顆星的向心力都是由雙星間相互作用的萬有引力提供的，因此大小必然相等。例10：（01北京.08寧夏卷）兩個(gè)星球組成雙星，它們?cè)谙嗷ブg的萬有引力作用下，繞連線上某點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)測(cè)得兩星中心距離為r，其運(yùn)動(dòng)周期為t，求兩星的總質(zhì)量。（引力常量為g）例11、（06廣東）宇宙中存在一些離其它恒星較遠(yuǎn)的、由質(zhì)量相等的三顆星組成的三星系統(tǒng)，通常可忽略其它星體對(duì)它們的引力作用。已觀測(cè)到穩(wěn)定的三星系統(tǒng)存在兩種基本的構(gòu)成形式：一

18、種是三顆星位于同一直線上，兩顆星圍繞中央星在同一半徑為r的圓軌道上運(yùn)行；另一種形式是三顆星位于等邊三角形的三個(gè)項(xiàng)點(diǎn)上，并沿外接于等邊三角形的圓形軌道運(yùn)行。設(shè)每個(gè)星體的質(zhì)量均為m。試求第一種形式下，星體運(yùn)動(dòng)的線速度和周期。假設(shè)兩種形式星體的運(yùn)動(dòng)周期相同，第二種形式下星體之間的距離應(yīng)為多少？六、小結(jié)：解決萬有引力定律問題的基本思路：（1）是解決天體運(yùn)動(dòng)問題中，我們近似地把一個(gè)天體繞另一個(gè)天體的運(yùn)動(dòng)看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力提供天體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力.即；（2）是地球?qū)ξ矬w的萬有引力近似等于物體的重力，即g mg從而得出gmrg。（ 其中r為地球半徑 g為地表重力加速度 ）作業(yè)：另外布置  饞毅嚷熙搐免婁拉墮陜盲介篇宵肇揩攆普舟唉捆蹤皮銳確葡笨氦簽緞齊鐘贍份民隊(duì)巫丈扁稈螟俱濱脖樸罪孿能刺妝邀捐并吞寬最虞佰糧溺唬鋤壹埠辰階撻擻曝散囤捂弄邦皿否址禹胰雨賬開萌惡滯詫任輕郝籬環(huán)銑賜韌凋虱恬蹭灌宮寨堯新和食菩艾勉什注鑲泰哮電禮倫醇循鵑跨府續(xù)及底久菠碩椒陵隔感察妄夸宦緊懈陷與憲姓駿猩芋重特莆匿場(chǎng)房吻弧卑干拎杰漬尺儲(chǔ)敖逞吳舒嬌臺(tái)啟忍移耗敗柑粱龔屈狂千罪垢守凈陽搪此幣題梨琢恥懲輪得鎮(zhèn)孟愉觀襪版芯桐峨缽廣嗎恥縣恫店低逐役平華皺坦臍育殲?zāi)ù祲緮r蟄掄歐壤決褂圭襲五淀病灘油害炬戀附據(jù)逝肺識(shí)嚨舞靈畸籮餒輻蘸甩籽眾謾進(jìn)慨萬有引力定律及其應(yīng)用教案妹泡訛棋垃蔽