萬有引力與航天課件

1、萬有引力與航天萬有引力與航天自我練習(xí)答案： 1.CD 2.B 3.BD 4.ABD萬有引力與航天課標(biāo)要求：課標(biāo)要求：1、理解萬有引力定律的內(nèi)容和公式。2、掌握萬有引力定律的適用條件。3、了解萬有引力的“三性”，即： 普遍性相互性 宏觀性4、掌握對天體運(yùn)動的分析。復(fù)習(xí)重點(diǎn)復(fù)習(xí)重點(diǎn) 萬有引力定律在天體運(yùn)動問題中的應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn) 宇宙速度、人造衛(wèi)星的運(yùn)動萬有引力與航天知識網(wǎng)絡(luò)萬有引力與航天知識回顧：1、開普勒行星運(yùn)動定律 第一定律：軌道定律 第二定律：面積定律 第三定律：周期定律 第三定律：比值 _ =k是一個與 有關(guān)的常量.2、萬有引力定律萬有引力定律公式：適用條件:23Ta2rMmGF 物

2、體可以看成質(zhì)點(diǎn)中心天體萬有引力與航天3、萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用?；痉椒ǎ?把天體的運(yùn)動看成勻速圓周運(yùn)動，其所需向心力由萬有 引力提供： 在天體表面附近，萬有引力近似等于重力。 (黃金代換)rTmrmrvmrMmG222224mgRMmG22gRGM 萬有引力與航天4、天體質(zhì)量，密度的估算。 測出環(huán)繞天體作勻速圓周運(yùn)動的半徑r，周期為T， 由_ 得被環(huán)繞天體的質(zhì)量 為 ，密度為 在天體的表面運(yùn)行時，rR，則 =rTmrMmG22242324GTrM3233RGTr23GT萬有引力與航天5、線速度，角速度、周期、向心加速度與半徑的關(guān)系。由_ 得 _ r越大,v越 由_ 得 _ r越大, 越

3、 由_ 得_ r越大,T越 由_ 得_ r越大,an越 綜上，在這四個量中，當(dāng)半徑增大時，只有 增大 nmarMmG222MmvGmrrGMvr22MmGmrr3GMr2224MmGmrrT234rTGM大小小小2rMmGanT萬有引力與航天一一.處理天體運(yùn)動的基本思路 (1)(1)“天上一條龍?zhí)焐弦粭l龍”：萬有引力提供向心力：萬有引力提供向心力2Mma=mmFGr222v2=mr=mrrT一條龍：（2 2）“地上有黃金地上有黃金”：萬有引力近似等于重力：萬有引力近似等于重力2GMgR黃代換：金（3 3）有用的結(jié)論：）有用的結(jié)論：332T=2.GMGMGMrMva Grrr ， ， ，萬有引力

4、與航天例題例題1(2011年高考山東理綜年高考山東理綜)甲、乙為兩顆地球衛(wèi)星，甲、乙為兩顆地球衛(wèi)星，其中甲為地球同步衛(wèi)星，乙的運(yùn)行高度低于甲的運(yùn)行高度，其中甲為地球同步衛(wèi)星，乙的運(yùn)行高度低于甲的運(yùn)行高度，兩衛(wèi)星軌道均可視為圓軌道以下判斷正確的是兩衛(wèi)星軌道均可視為圓軌道以下判斷正確的是( )A甲的周期大于乙的周期甲的周期大于乙的周期B乙的速度大于第一宇宙速度乙的速度大于第一宇宙速度C甲的加速度小于乙的加速度甲的加速度小于乙的加速度D甲在運(yùn)行時能經(jīng)過北極的正上方甲在運(yùn)行時能經(jīng)過北極的正上方AC萬有引力與航天練習(xí)1.火星有兩顆衛(wèi)星，分別是火衛(wèi)一和火衛(wèi)二，它們的軌道近似為圓，已知火衛(wèi)一的周期為7小時3

5、9分，火衛(wèi)二的周期為30小時18分，則兩顆衛(wèi)星相比（ ）A火衛(wèi)一距火星表面近 B火衛(wèi)二的角速度大C火衛(wèi)一的運(yùn)動速度大 D火衛(wèi)二的向心加速度大AC萬有引力與航天二二 變軌問題變軌問題思考：思考：人造衛(wèi)星在低軌道上運(yùn)行，要想讓他人造衛(wèi)星在低軌道上運(yùn)行，要想讓他 在同步衛(wèi)星軌道（高軌道）上運(yùn)行，應(yīng)采取在同步衛(wèi)星軌道（高軌道）上運(yùn)行，應(yīng)采取什么措施？什么措施？萬有引力與航天萬有引力與航天 萬有引力與航天例題例題2 (2010年高考江蘇卷改編年高考江蘇卷改編)2009年年5月，航天飛月，航天飛機(jī)將對哈勃空間望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行維修，在機(jī)將對哈勃空間望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行維修，在A點(diǎn)從橢圓軌道點(diǎn)從橢圓軌道 進(jìn)入圓形軌道進(jìn)入圓形

6、軌道 ，B為軌道為軌道上的一點(diǎn)，如圖所上的一點(diǎn)，如圖所示關(guān)于航天飛機(jī)的運(yùn)動，下列說法中正確的是示關(guān)于航天飛機(jī)的運(yùn)動，下列說法中正確的是( )A在軌道在軌道上經(jīng)過上經(jīng)過A的速度小于經(jīng)過的速度小于經(jīng)過B的速度的速度B在軌道在軌道上經(jīng)過上經(jīng)過A的速度等于在軌道的速度等于在軌道上經(jīng)過上經(jīng)過A的速度的速度C在軌道在軌道上運(yùn)動的周期小于在軌道上運(yùn)動的周期小于在軌道上運(yùn)動的周期上運(yùn)動的周期D在軌道在軌道上經(jīng)過上經(jīng)過A的加速度小于在軌道的加速度小于在軌道上經(jīng)過上經(jīng)過A的加的加速度速度AC萬有引力與航天練習(xí)練習(xí)2：如圖所示，：如圖所示，a、b、c是在地球大氣層外圓形軌道上運(yùn)是在地球大氣層外圓形軌道上運(yùn)動的動的3

7、顆衛(wèi)星，下列說法正確的是顆衛(wèi)星，下列說法正確的是()Ab、c的線速度大小相等，且小于的線速度大小相等，且小于a的線速度的線速度Bb、c的向心加速度大小相等，且大于的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度的向心加速度Cc加速可追上同一軌道上的加速可追上同一軌道上的b，b減速可等候同一軌道上的減速可等候同一軌道上的cDa衛(wèi)星由于某原因，軌道半徑緩慢減小，其線速度將增大衛(wèi)星由于某原因，軌道半徑緩慢減小，其線速度將增大AD萬有引力與航天三三. .處理雙星問題的方法處理雙星問題的方法在天體運(yùn)動中，將兩顆彼此相距較近在天體運(yùn)動中，將兩顆彼此相距較近的行星稱為雙星的行星稱為雙星. . 萬有引力提供萬有引力

8、提供向心力，做勻速圓周運(yùn)動，具有向心力，做勻速圓周運(yùn)動，具有以下三個特點(diǎn)：以下三個特點(diǎn)：1. 1. 向心力由它們之間的萬有引力向心力由它們之間的萬有引力提供，故提供，故F F1 1=F=F2 2. .2.2.由于兩顆行星之間的距離總是恒定不變的，所以兩顆行星由于兩顆行星之間的距離總是恒定不變的，所以兩顆行星相等時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度相同，即相等時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度相同，即12 ， T T1 1=T=T2 2. .3.3.由于圓心在兩顆行星的連線上，所以由于圓心在兩顆行星的連線上，所以r r1 1+r+r2 2=L=L. .萬有引力與航天例題例題3： 兩個星球組成雙星，它們在相互之間的萬有引力作用下繞兩個

9、星球組成雙星，它們在相互之間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)動現(xiàn)測得兩星中心的距連線上某點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動現(xiàn)測得兩星中心的距離為離為L，其運(yùn)動周期為，其運(yùn)動周期為T，求兩星的總質(zhì)量，求兩星的總質(zhì)量v設(shè)兩顆恒星的質(zhì)量分別為設(shè)兩顆恒星的質(zhì)量分別為m1、m2，做，做圓周運(yùn)動的半徑分別為圓周運(yùn)動的半徑分別為r1、r2，周期分，周期分別為別為T1、T2，根據(jù)題意有，根據(jù)題意有vT1T2vr1r2L 萬有引力與航天v根據(jù)萬有引力定律和牛頓定律，有根據(jù)萬有引力定律和牛頓定律，有萬有引力與航天四四. .萬有引力定律與拋體運(yùn)動相結(jié)合的問題萬有引力定律與拋體運(yùn)動相結(jié)合的問題例4、如圖如圖

10、443，一宇航員站在某質(zhì)量分布均勻的星球表，一宇航員站在某質(zhì)量分布均勻的星球表面一斜坡上的面一斜坡上的A點(diǎn)，沿水平方向以初速度點(diǎn)，沿水平方向以初速度v0拋出一個小球，拋出一個小球，測得經(jīng)時間測得經(jīng)時間t落到斜坡上另一點(diǎn)落到斜坡上另一點(diǎn)B，斜坡的傾角為，斜坡的傾角為，已知，已知該星球半徑為該星球半徑為R，求：，求： (1)該星球表面的重力加速度；該星球表面的重力加速度； (2)該星球的第一宇宙速度該星球的第一宇宙速度圖圖443萬有引力與航天Lhx 設(shè)平拋運(yùn)動的位移為L， 把位移分解為豎直方向和水平方向， 221sintgLtvL0costvgtan20tRvRgRGMvtan20 由 得萬有引力

11、與航天反思領(lǐng)悟反思領(lǐng)悟:v本題屬于萬有引力與平拋運(yùn)動相結(jié)合本題屬于萬有引力與平拋運(yùn)動相結(jié)合 的題目，的題目，應(yīng)抓住問題的切入點(diǎn)：平拋小球的加速度就應(yīng)抓住問題的切入點(diǎn)：平拋小球的加速度就是該星球表面的重力加速度，類似問題還可是該星球表面的重力加速度，類似問題還可以結(jié)合豎直上拋，自由落體等。以結(jié)合豎直上拋，自由落體等。萬有引力與航天小結(jié)小結(jié): :應(yīng)用的基本思路與方法應(yīng)用的基本思路與方法1 1、天體運(yùn)動的向心力來源于天體之間的萬有引力，即、天體運(yùn)動的向心力來源于天體之間的萬有引力，即 222MmvGmrr=2mrw=2、是地球?qū)ξ矬w的萬有引力近似等于物體的重力，即是地球?qū)ξ矬w的萬有引力近似等于物體的

12、重力，即 2MmGmgR=2GMgR=rTm24萬有引力與航天鞏固練習(xí)：鞏固練習(xí)：練習(xí)練習(xí)1“發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)”號宇宙飛船曾成功地與環(huán)繞地球的國際空間號宇宙飛船曾成功地與環(huán)繞地球的國際空間站對接，那么在對接前，飛船為了追上軌道空間站，可以采站對接，那么在對接前，飛船為了追上軌道空間站，可以采取的措施是取的措施是 ()A只能在低軌道上加速只能在低軌道上加速B只能在高軌道上加速只能在高軌道上加速C只能在空間站運(yùn)行軌道上加速只能在空間站運(yùn)行軌道上加速D不論什么軌道，只要加速就行不論什么軌道，只要加速就行A萬有引力與航天2.兩顆人造衛(wèi)星繞地球作勻速圓周運(yùn)動，周期之比為兩顆人造衛(wèi)星繞地球作勻速圓周運(yùn)動，周期之比為TA TB = 1 8，則軌道半徑之比和運(yùn)動速度之比分別為，則軌道半徑之比和運(yùn)動速度之比分別為( )ARA RB = 4 1BRA RB = 1 4CVA VB = 1 2DVA VB = 2 1BD萬有引力與航天3利用下列哪組數(shù)據(jù)，可以計算出地球