高一物理必修二第六章萬有引力與航天導(dǎo)學(xué)案

1、第六章萬有引力與航天6.1行星的運動導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標】1 .了解地心說和日心說的基本內(nèi)容.2 .知道所有的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上.等，且這個比3 .知道所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相值與行星的質(zhì)量無關(guān)，但與太陽的質(zhì)量有關(guān).4 .能夠運用開普勒行星運動定律公式解決有關(guān)行星運動問題任務(wù)一、自主導(dǎo)學(xué)1.地心說與日心說：1 .地心說：是宇宙的中心，而且是靜止不動的，太陽、月亮以及其他行星都繞運動。2 .日心說：是宇宙的中心，而且是靜止不動的，地球和其他行星都繞運動。3 .兩種學(xué)說的局限性都把天體的運動看的很神圣，認為天體的運動必然是最完美，最和諧的運動，

2、而和丹麥天文學(xué)家的觀測數(shù)據(jù)不符。4 .探究開普勒第一定律（軌道定律）表一：各年四節(jié)氣具體日期統(tǒng)計表年份春分夏全秋分冬至20083月20日6月21日9月22日12月22日20093月20日6月21日9月23日12月22日20103月21日6月21日9月23日12月22日通過分析數(shù)據(jù)，可以得到以下結(jié)論：春天：92天夏天：94天秋天：84天冬天：90天說明：四季的時間是不相等的進而說明：地球繞太陽的運動并不是完美的勻速圓周運動開普勒第一定律所有繞太陽運動的軌道都是,太陽處在的一個上。1 .探究橢圓軌道特征將一條繩的兩端固定在兩個定點(圖釘)上，以鉛筆拉緊繩子所畫出的圖形即為橢圓。這兩個定點稱為此橢圓

3、的兩個焦點。從橢圓上任一點至兩焦點的距離之和為一定值，即常數(shù)。O點為對稱中心點,稱為半長軸；稱為半短軸。2 .探究開普勒第二定律(面積定律)對任意一個行星來說，它與太陽的連線在的二思考:當行星離太陽比較近的時候，運行的速度比較,而行星離太陽比較遠的時候，運行的速度比較。三、開普勒第三定律所有行星的橢圓軌道的半長軸的跟公轉(zhuǎn)周期的比值都相等。用公式來表示：。對開普勒第三定律的理解3 3(1)對于太陽系中任意兩顆行星，均滿足比例式一2號k，k值與無關(guān)，而取決于,此定律也適用于圓軌道，滿足3rT2(2)此定律不僅使用于行星繞太陽的運轉(zhuǎn)，也適用于其他天體系統(tǒng)。如衛(wèi)星繞地球運轉(zhuǎn)33(3)中心天體不同，k值

4、不同，因而對于月亮繞地球運行和地球繞太陽運行222kTiT不成立5、行星運動的近似處理實際上，多數(shù)行星繞太陽運動的軌道與圓十分接近，這時開普勒行星運動三定律可表述為：1 .行星繞太陽運動的軌道十分接近,太陽處在。2 .對某一個行星來說，它繞太陽運動的線速度大小(或角速度)不變，即做運動。3 .所有行星繞太陽做勻速圓周運動的軌道半徑r的跟它公轉(zhuǎn)周期T的的比值都。即。任務(wù)二達標提升1 .理論和實踐證明，開普勒定律不僅適用于太陽系中的天體運動，而且對一切天體（包括3衛(wèi)星繞行星的運動）都適用。關(guān)于開普勒第三定律公式ak,下列說法中正確的是（）T2A.行星軌道的半長軸越長，自轉(zhuǎn)周期就越長B.行星軌道的半

5、長軸越長，公轉(zhuǎn)周期就越長C.對于所有天體的行星或衛(wèi)星，k值都相等D.不同天體的行星或衛(wèi)星，k值可能不相等2 .A、B兩顆人造地球衛(wèi)星的質(zhì)量之比為1:2,軌道半徑之比為2:1,則它們的運行周期之比為（）A.1:2B.1:4C.2y2:1D.4:1a33 .關(guān)于公式k,下列說法中正確的是（）A.公式只適用于圍繞太陽運行的行星B.公式適用于宇宙中所有圍繞星球運行的行星或衛(wèi)星C.公式中的k值，對于所有行星（或衛(wèi)星）都相等D.公式中的k值，只與中心天體有關(guān)，與繞中心天體旋轉(zhuǎn)的行星（或衛(wèi)星）無關(guān)4 .兩顆行星的質(zhì)量分別為m1和m2,繞太陽運行的軌道半長軸分別為n和上，則它們的公轉(zhuǎn)周期之比為（）313D.無

6、法確定）A.B.IC.小2r23r25、關(guān)于行星的運動，以下說法正確的是：（A、行星軌道的半長軸越長，自轉(zhuǎn)周期就越大。B、行星軌道的半長軸越長，公轉(zhuǎn)周期就越大。C、水星的半長軸越短，公轉(zhuǎn)周期就越大。D、水星離太陽最近，繞太陽運行的公轉(zhuǎn)周期最小。6.A、B兩顆人造地球衛(wèi)星質(zhì)量之比為1:2,軌道半徑之比為2:1,則它們的運行周期之比為()A.1:2B.1:4C.2亞：1D.4:17.兩顆人造地球衛(wèi)星A和B,A一晝夜繞地球轉(zhuǎn)動nA圈，B一晝夜繞地球轉(zhuǎn)動nB圈，那么A和B的運行軌道半徑之比Ra：Rb=.8、地球公轉(zhuǎn)運行的軌道半徑R1.491011m，若把地球公轉(zhuǎn)周期稱為1年，那么土星運行的軌道半徑R1

7、.431012m,其周期多長？ 6.2 太陽與行星間的引力導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標】1 .知道行星繞太陽運動是原因是受到太陽引力的作用。2 .在開普勒行星運動定律、勻速圓周運動知識和牛頓運動定律的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)得到太陽與行星間的引力的表達式，并初步理解其物理意義?！緦W(xué)習(xí)重點】根據(jù)開普勒行星運動定律和牛頓第三定律推導(dǎo)出太陽與行星間的引力公式?！緦W(xué)習(xí)難點】太陽與行星間的引力公式的推導(dǎo)。任務(wù)一自主學(xué)習(xí)(一)牛頓的分析方法：(1)建立物理模型：大多數(shù)行星繞太陽運動的軌道十分接近圓，可以將行星的軌道按“圓”處理。行星繞太陽做近似勻速圓周運動，行星做圓周運動運動對受力有什么要求？(2)需要的向心力由什么力提供？有多

8、大？(3)引力和向心力有什么關(guān)系？如何求太陽對行星的引力？任務(wù)二合作探究1.太陽對行星的引力(1)行星繞做近似勻速圓周運動時，需要的向心力是由提供的，設(shè)行星的質(zhì)量為m,速度為v,行星到太陽的距離為r,則行星繞太陽做勻速圓周運動需要的向心力F=(2)天文觀測可得到行星公轉(zhuǎn)的周期T,行星運行的速度v和周期T之間的關(guān)系為2Mmr242mr(3)將v=代入F=m/得f=_I,再由開普勒第三定律TrT23-r.一,mT2=二消去T得.因而可以說F與二成正比.即太陽對不同行星的引力kr與行星的成正比，與行星和太陽間距離的成反比.2 .行星對太陽的引力根據(jù)牛頓第三定律，可知太陽吸引行星的同時，行星也吸引太陽

9、，由此可得行星對太陽的引力F應(yīng)該與太陽質(zhì)量M成,與行星和太陽間距離的成反比.。3 .太陽與行星間的引力綜上可以得到太陽與行星間的引力表達式,式中G是比例系數(shù)，與都沒有關(guān)系任務(wù)三達標提升1 .行星之所以繞太陽運動，是因為（）A.行星運動時的慣性作用B.太陽是宇宙的控制中心，所以星體都繞太陽旋轉(zhuǎn)C.太陽對行星有約束運動的引力作用D.行星對太陽有排斥力作用，所以不會落向太陽2 .太陽對行星的引力與行星對太陽的引力大小相等，其依據(jù)是（）A.牛頓第一定律B.牛頓第二定律C.牛頓第三定律D.開普勒第三定律3 .下面關(guān)于太陽對行星的引力說法中的正確的是（）A.太陽對行星的引力等于行星做勻速圓周運動的向心力B

10、.太陽對行星的引力大小與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽間的距離成反比C.太陽對行星的引力規(guī)律是由實驗得出的D.太陽對行星的引力規(guī)律是由開普勒定律和行星繞太陽做勻速圓周運動的規(guī)律推導(dǎo)出來的4 .太空艙繞地球飛行時，下列說法中正確的是（）A.太空艙做圓周運動所需要的向心力由地球?qū)λ奈μ峁〣.地球?qū)ε搩?nèi)物體無吸引力C.太空艙內(nèi)宇航員感覺艙內(nèi)物體失重D.太空艙內(nèi)無法使用天平。5 .一群質(zhì)量不同的小行星在同一軌道上繞太陽旋轉(zhuǎn)，則這些小行星的（）A.加速度和向心力都相同B.運行周期和運行速率都相同C.加速度和向心力都不同D.運行周期和運行速率都不同6 .下列說法中正確的是()A.行星與太陽之間的一對

11、力是平衡力B.行星與太陽之間的一對力，其力的性質(zhì)是不相同的C.如果太陽的質(zhì)量減小一些，則行星與太陽之間的這對力就不平衡了D.行星既不能飛出太陽系又不會被吸引到太陽上，是因為行星受的太陽的引力充當行星繞太陽運動的向心力7 .兩個行星的質(zhì)量分別是mi和m2,繞太陽運行的軌道半徑分別是ri和2,如果它們只受到太陽引力的作用，那么，這兩個行星的向心加速度之比為.8 .兩個質(zhì)點的質(zhì)量分別是mi和m2,當它們相距為r時，它們之間的引力是F。(1)當mi增大為2mi,m2增大為3m2,其他的條件不變，則引力為F。(2)當r增大為2r,其他的條件不變，則引力為F。(3)當mi、m2和r都增大為原來的2倍，則引

12、力為F。9 .兩顆行星都繞太陽做勻速圓周運動，它們的質(zhì)量之比mi:m2=p,軌道半徑之比ri:r2=q,則它們的公轉(zhuǎn)周期之比Ti：T2=,它們受到太陽的引力之比Fi：F2=。10 宇宙飛船進入一個圍繞太陽運行的近似圓形的軌道上，如果軌道半徑是地球軌道半徑的9倍，那么宇宙飛船繞太陽運行的周期是多少年？已知地球繞太陽公轉(zhuǎn)的速度約為30km/s,則該宇宙飛船繞太陽的公轉(zhuǎn)速度是多少？6.3萬有引力定律導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標】一.學(xué)習(xí)目標1 .了解萬有引力定律得出的思路和過程。2 .理解萬有引力定律并能應(yīng)用萬有引力定律計算引力。3 .知道引力常量G并理解其內(nèi)涵。4 .知道任何物體間都存在著萬有引力，且遵循相同

13、的規(guī)律。任務(wù)一自主導(dǎo)學(xué)1 .思維的力量：拉住月球使它圍繞地球運動的力，使蘋果下落的力，以及太陽與地球、眾行星間的作用力是不是同一種力，遵循相同的規(guī)律？物理學(xué)家展開了探索)任務(wù)二合作探究2、月-地檢驗(i)月-地檢驗的目的是什么？(2)月-地檢驗的驗證原理是怎樣的？(3)如何進行驗證？驗證結(jié)論：問題探究：(地面物體之間是否存在引力作用？存在與否的理由是什么？3、萬有引力定律(1) 萬有引力定律的內(nèi)容：(2) 萬有引力定律的數(shù)學(xué)表達式：(3) 對萬有引力定律的理解：(4) 萬有引力定律的使用條件：(5) 發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的意義：，證明了天體運動和地面上運動遵守共同的力學(xué)原理，實現(xiàn)了天地間力學(xué)的大綜

14、合，第一次揭示了自然界中的一種基本相互作用規(guī)律。這是人類認識歷史上的一個重大飛躍。萬有引力在天體運動中起著主要作用，在宇宙探索研究中有很重要的應(yīng)用。4、引力常量G(1)卡文迪許的扭秤實驗裝置如圖(2)原理：利用實驗裝置測出大球和小球之間的萬有引力F,再測出mm和球心的距離r,即可求出引力常量：G=Fr2/mm(3)引力常量的標準值：G=6.67259X10-11N?m2/kg2,通常取G=6.67X10-11N?m2/kg2(4)引力常量測出的意義是什么？任務(wù)三達標提升1.第一次在實驗室測出引力常量的科學(xué)家是()A.牛頓B.開普勒C.卡文迪許D.伽利略2關(guān)于萬有引力，下列說法正確的是()A.牛

15、頓把地球表面的動力學(xué)關(guān)系應(yīng)用于天體，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律B.開普勒等科學(xué)家對天體運動規(guī)律的研究為萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)作了準備C.只有天體之間才有萬有引力D.太陽對行星的引力就是行星繞太陽旋轉(zhuǎn)的向心力3.對于萬有引力定律的表述式了“，下面說法中正確的是()A.公式中G為引力常量，它是由實驗測得的，而不是人為規(guī)定的B.當r趨近于零時，萬有引力趨于無窮大C. m1與m受到的引力大小總是相等的，方向相反，是一對平衡力D. m1與mt受到的引力總是大小相等的，而與m、m2是否相等無關(guān)F。若兩個半徑是小4 .兩個大小相同的實心小鐵球緊靠在一起時，它們之間的萬有引力為球半徑2倍的實心小鐵球靠在一起，則它們之間的

16、萬有引力為（A.2FB.4FC.8FD.16F5 .月一地檢驗的結(jié)果說明（）A.地面物體所受地球的引力與月球所受地球的引力是同一種性質(zhì)力B.地面物體所受地球的引力與月球所受地球的引力不是同一種類型的力還與地球質(zhì)量有關(guān)C.地面物體所受地球的引力只與物體質(zhì)量有關(guān)，即G=mgD.月球所受地球的引力除與月球質(zhì)量有關(guān)外，mm2G2 ,入 ,、，、，r 中G是一個比例常數(shù)，是有單位的6 .下列關(guān)于萬有引力定律的說法正確的是（FA.萬有引力定律是牛頓發(fā)現(xiàn)的B.C.萬有引力定律適用于質(zhì)點間的相互作用D.兩個質(zhì)量分布均勻的分離的球體之間的相互作用力也可以用mm22-r來計算,兩球體球心間的距離7 .若萬有引力常

17、量G=6.67X10-11Nm2/kg2,重力加速度g=9.8m/s2,地球半徑R=6.4X106m,則可推知地球質(zhì)量的數(shù)量級是（）A.1018kgB.1020kgC.1022kgD.1024kg8 .下列關(guān)于隕石墜向地球的解釋中，正確的是（）A.隕石對地球的吸引力遠小于地球?qū)﹄E石的吸引力8 .隕石對地球的吸引力和地球?qū)﹄E石的吸引力大小相等，但隕石的質(zhì)量小，加速度大，所以改變運動方向落向地面C.太陽不再吸引隕石，所以隕石落向地球D.隕石受到其它星球的斥力而落向地球9 .設(shè)想把一個質(zhì)量為m的物體放在地球中心，這時它受到地球?qū)λ娜f有引力為（）A.零B.mgC.無窮大D.無法確定10 .設(shè)地球表面

18、重力加速度為g0,物體在距離地心4R（R是地球的半徑）處，由于地球的作用而產(chǎn)生的加速度為g,則g/g0為（）A.1B.1/9C.1/4D.1/1611地球質(zhì)量大約是月球質(zhì)量的81倍,在登月飛船通過月、地之間的某一位置時，月球和地球?qū)λ囊Υ笮∠嗟?，該位置到月球中心和地球中心的距離之比為()A1:27B.1:9C.1:3D.9：112 .假設(shè)火星和地步都是球體，火星的質(zhì)量M火與地球的質(zhì)量M地之比M火/M地=p,火星的半徑與地球的半徑之比R火但地=4,求它們表面處的重力加速度之比。13 設(shè)想把一質(zhì)量為m的物體放在地球的中心，這時它受到地球?qū)λ娜f有引力是()A.0B.mg(g=9.8m/s2)C

19、.00D.無法確定14假設(shè)地球為一密度均勻的球體，若保持其密度不變，而將半徑縮小1/2。那么地面上的物體所受的重力將變?yōu)樵瓉淼?)A2倍B12C4倍D1815.在一次測定引力常量的實驗中，已知一個質(zhì)量為0.8kg的球，以1.3X10-10N的力吸引另一個質(zhì)量為4.0X10-3kg的球，這兩個球的球心間的距離為4.0X10-2ni地球表面的重力加速度為9.8m/s2,地球半徑為6400km。請根據(jù)這些數(shù)據(jù)計算地球的質(zhì)量。6.4萬有引力理論的成就導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標】1.了解萬有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用；2 .了解“稱量地球質(zhì)量”的基本思路；3 .了解計算太陽質(zhì)量的基本思路，會用萬有引力定律計算天

20、體質(zhì)量。4 .運用萬有引力定律和圓周運動學(xué)知識分析解決天體運行中問題【學(xué)習(xí)重點】1萬有引力定律和圓周運動知識在天體運動中的應(yīng)用；5 會用已知條件求中心天體的質(zhì)量。【學(xué)習(xí)難點】1物理模型的建立；2應(yīng)用萬有引力定律解決實際問題。任務(wù)一:自主導(dǎo)學(xué)1 .科學(xué)真是迷人如果的影響，地面上質(zhì)量為m的物體受到重力等于，即mg=，由此得地球的質(zhì)量表達式為。已知g=10m/s2,R=6371km,G=6.67x10-11Nm2/kg2,則地球的質(zhì)量約為kg。2 .計算中心天體的質(zhì)量(1)將行星的運動近似看作勻速圓周運動，行星的向心力由來提供，可以列出方程：2Mm2,2,口、Mm4,一，一乙一=Gmr,由得到Gm-

21、2-r,從而求出太陽的質(zhì)重。rTrT(2)如果已知衛(wèi)星繞行星運動的和衛(wèi)星與行星之間的、也可以算出行星的質(zhì)重。(3)觀測的運動，可以計算太陽的質(zhì)量，觀測的運動，可以測量地球的質(zhì)量。(4)如果不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，地面上質(zhì)量為m的物體受到的重力mg等于對物體的萬有引力即，由此解出M=的。若已知g=9.8m/s2,R=6370km,G=6.67xG10-11N-m2/kg2,則可計算出地球的質(zhì)量為kg。思考：測量太陽的質(zhì)量時，是否需要知道行星的質(zhì)量？不同的行星r和T各不相同，但計算出來的太陽質(zhì)量是否一定相同呢？3 .發(fā)現(xiàn)未知天體海王星是在年月日發(fā)現(xiàn)的，發(fā)現(xiàn)過程是：發(fā)現(xiàn)的實際運動軌道與的軌道總有一些偏

22、差，根據(jù)觀察到的偏差數(shù)據(jù)和萬有引力定律計算出,并預(yù)測可能出現(xiàn)的時刻和位置；在預(yù)測的時間去觀察預(yù)測的位置。海王星和冥王星發(fā)現(xiàn)的重要意義。任務(wù)二：要點突破4 .萬有引力定律應(yīng)用圖表項目內(nèi)容說明或提示研究天體運動的應(yīng)用公式Mm2242G2mrmmrrrTm(2n)2r研究天體運動時，太陽系中的八大行星及其衛(wèi)星的運動都可以看作勻速圓周運動.它們做勻速圓周運動的向心力就是它們受到的方后引力.測中心天體質(zhì)量M或天體密度p中心天體質(zhì)量天體密度：若衛(wèi)星在大體表向運行，則r=R,則有：把衛(wèi)星的運動看成勻速圓周運動.通過測出天體的衛(wèi)星的環(huán)繞周期、軌道半徑，則可推算出天體的質(zhì)量及天體的密度.特別是衛(wèi)星在天體表面環(huán)繞

23、時，只要測出具環(huán)繞周期，就可以測出天體的密度.研究天體表面物體重力的應(yīng)用公式Mmmg=G-vR2例如對月球表面物體的“重力”：M月mmg月一G9,R2這里忽略了地球?qū)υ虑虮砻嫖矬w的力用引力.其余天體上的物體的“重力”照此類推.已知r月軌=60R地，可求出：g月軌=2.7X103m/s2.已知M月/M地=1/81,R月/R地=1/3.8可求出：g月=1.74m/s2=g地/6可見，地球在月球軌道處產(chǎn)生的重力加速度遠小于月球?qū)ζ浔砘匚矬w產(chǎn)生的重力速度.所以在月球上，地球?qū)ξ矬w的力招引力可以忽略，而只考慮月球?qū)ξ矬w的力后引力作用.任務(wù)三達標提升1.下面說法正確的是（）A.海王星是人們依據(jù)萬有引力定律

24、計算出軌道而發(fā)現(xiàn)的B.天王星是人們依據(jù)萬有引力定律計算出軌道而發(fā)現(xiàn)的C.天王星的運動軌道偏離根據(jù)萬有引力定律計算出來的軌道，其原因是由于天王星受到軌道外面其他行星的引力作用D.冥王星是人們依據(jù)萬有引力定律計算出軌道而發(fā)現(xiàn)的2 .一顆小行星繞太陽做勻速圓周運動的半徑是地球公轉(zhuǎn)半徑的4倍，則這顆小行星運轉(zhuǎn)的周期是（）A.4年B.6年C.8年8/9年R2,周期是T2,3 .地球公轉(zhuǎn)的軌道半徑是Ri,周期是Ti,月球繞地球運轉(zhuǎn)的軌道半徑是則太陽質(zhì)量與地球質(zhì)量之比是Ri3Ti2RT2R23T22R2Ti22_2CR1T2C,_2_2R2T1R2Ti3RT234 .把太陽系各行星的運動近似看作勻速圓周運動

25、，則離太陽越遠的行星A.周期越小B.線速度越小C.角速度越小D.加速度越小6. 一艘宇宙飛船繞一個不知名的行星表面飛行，要測定該行星的密度，只需測定（）A.飛船的運行周期B.飛船的環(huán)繞半徑度7 .若已知某行星的一顆衛(wèi)星繞其運轉(zhuǎn)的軌道半徑為（ ）A.該衛(wèi)星的質(zhì)量B.行星的質(zhì)量度8 .地球表面的平均重力加速度為g,地球半徑為出來的地球平均密度是（）C.行星的體積D.飛船的運動速R,周期為T,引力常量為G,則可求得C.該衛(wèi)星的平土!密度D.行星的平均密R,萬有引力常量為 G,用上述物理量估算ggC . RGd . RG2( )3g3gA.4RGb.4R2G9 .利用下列哪組數(shù)據(jù)，可以計算出地球質(zhì)量A

26、.已知地球的半徑和地面的重力加速度B.已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的軌道半徑和周期C.已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的軌道半徑和線速度D.已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的線速度和周期假定經(jīng)過長時間開采后，地10 .設(shè)想人類開發(fā)月球，不斷地把月球上的礦藏搬運到地球上,球仍可看作是均勻球體，月球仍沿開采前的圓軌道運動，則與開采前相比（）A.地球與月球間的萬有引力將變大B.地球與月球間的萬有引力將變小C.月球繞地球運動的周期將變長D.月球繞地球運動的周期將變短其軌道半徑R的三次方與其運動周期T的平方之比為常11設(shè)行星繞恒星運動的軌道是圓，3數(shù)，即R_=k,那么k的大?。═2A.只與行星的質(zhì)量有關(guān)B.只與

27、恒星的質(zhì)量有關(guān)C.與恒星和行星的質(zhì)量都有關(guān)D.與恒星的質(zhì)量及行星的速率有關(guān)12 .太陽由于輻射，質(zhì)量在不斷減少，地球由于接受太陽輻射和吸收宇宙中的塵埃，其質(zhì)量在增加.假定地球增加的質(zhì)量等于太陽減少的質(zhì)量，且地球的軌道半徑不變，則（）A.太陽對地球的引力增大B.太陽對地球的引力變小C.地球運行的周期變長D.地球運行的周期變短13 .設(shè)行星a和行星b是兩個均勻球體，兩行星的質(zhì)量之比ma：mb=2：1,半徑之比Ra:Rb=1：2.行星a的衛(wèi)星繞其表面附近做圓周運動的周期為Ta,行星b的衛(wèi)星繞其表面附近做圓周運動的周期為Tb,則它們的周期之比Ta：Tb為（）A.1：4B.1：2C.2：1D.4：1B.

28、若v28R,則該層是土星的衛(wèi)星群D.若v2!,則該層是土星的衛(wèi)星群R9 N,則14 .土星外層上有一個環(huán)，為了判斷它是土星的一部分還是土星的衛(wèi)星群，可以測量環(huán)中各層的線速度v與該層到土星中心的距離R之間的關(guān)系來判斷（）A.若vaR,則該層是土星的一部分C.若voc1,則該層是土星的一部分R此火箭離地球表面的距離為地球半徑的A. 2倍B. 3倍16、高空遙感探測衛(wèi)星在距地球表面高為15 .一物體在地球表面重16N,它在以5m/s2的加速度加速上升的火箭中的視重為（）C.4倍D.一半h處繞地球轉(zhuǎn)動，如果地球質(zhì)量為M,地球半徑為R,人造衛(wèi)星質(zhì)量為m,萬有引力常量為G試求：（1）人造衛(wèi)星的線速度多大?

29、（2）人造衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動的周期是多少？（3）人造衛(wèi)星的向心加速度多大?17 .某星球的半徑R是地球半徑R的0.5倍（即R=0.5R）,該星球白質(zhì)量m是地球質(zhì)量m的4倍（即m=4m）.已知在地球表面上以初速度Vo豎直上拋物體能達到的最大高度為H.問在該星球表面上以同樣大小的初速度豎直上拋物體能達到的最大高度H多大？18 .宇航員站在一星球表面上的某高處，沿水平方向拋出一個小球，經(jīng)過時間t,小球落到星球表面，測出拋出點與落地點之間的距離L.若拋出時的初速度增大到2倍，則拋出點與落地點之間的距離為J3L.已知兩落地點在同一水平面上.該星球的半徑為R,萬有引力常量為G.求該星球的質(zhì)量M.6.5宇宙航行

30、導(dǎo)學(xué)案學(xué)習(xí)目標：1.會推導(dǎo)第一宇宙速度，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度;2.了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識，知道近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星的特點;學(xué)習(xí)重點：第一宇宙速度的推導(dǎo)過程和方法，了解第一宇宙速度的應(yīng)用。學(xué)習(xí)又t點：1、人造地球衛(wèi)星的發(fā)射速度與運行速度的區(qū)別。2、掌握有關(guān)人造衛(wèi)星計算及計算過程中的一些代換。任務(wù)一：自主導(dǎo)學(xué)一、牛頓關(guān)于發(fā)射人造地球衛(wèi)星的構(gòu)想，如右圖：地球?qū)χ車奈矬w有的作用，因而拋出的物體要。但是拋出的初速度越大，物體就會飛得越。當速度足夠大時，物體就不會落回地面，將圍繞地球運轉(zhuǎn)，成為一顆繞地球運動的。二、人造地球衛(wèi)星的發(fā)射與運轉(zhuǎn)規(guī)律1、人造地球衛(wèi)星的線速度跟半徑是什么關(guān)系？衛(wèi)星的線速度

31、什么時候最大？衛(wèi)星的周期跟半徑是什么關(guān)系？衛(wèi)星的周期什么時候最??？人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，則萬有引力提供向心力，即：F萬=5向，公式為:=ma=;a=_,可見隨著軌道半徑增大，衛(wèi)星的向心加速度減小，向心力減小;C2w=，隨著軌道半徑的增大，衛(wèi)星的角速度C3t=，隨著軌道半徑的增大，衛(wèi)星繞地球運行的周期,近地衛(wèi)星的周期約為84.6min,其他衛(wèi)星的周期都大于這個數(shù)值;v=_;，隨著軌道半徑的增大，衛(wèi)星線速度近地衛(wèi)星：軌道半徑等于地球的半徑，它的運行速度是，也是衛(wèi)星的環(huán)繞速度。知識應(yīng)用：如圖所示，a、b、c是地球大氣層外圓軌道上的三顆衛(wèi)星，a、b的質(zhì)量相等且小于c的質(zhì)量，則（）Ab所需的向心

32、力最?。蝗誦、c的周期相同且大于a的周期；Cb、c的向心加速度大小相等，且大于a的加速度;Db、c的線速度大小相等，且小于a的線速度；三、宇宙速度：1.第一宇宙速度物體在地面附近繞地球做的速度，叫做第一宇宙速度。說一說:在地面附近將物體以一定的水平速度發(fā)射出去，如果速度,物體不再在落回地球表面，而是剛好在地球表面附近圍繞地球做運動，成為地球的,這時的發(fā)射速度就叫做第一宇宙速度。第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星的最發(fā)射速度，也是衛(wèi)星在地球表面附近圍繞地球做勻速圓周運動的運行速度，是人造地球衛(wèi)星的最運行速度。試一試:設(shè)地球的質(zhì)量為M人造地球衛(wèi)星的質(zhì)量為m、運行速度為v、它到地心的距離為r,衛(wèi)星做勻速圓周

33、運動的向心力由提供，即,則v=。當衛(wèi)星在地球表面附近運動時，它到地心的距離可以看作地球的半徑R=6400Km貝Uv=km/s。想一想:有沒有其它方法推導(dǎo)地球的第一宇宙速度？2 .第二宇宙速度在地面附近發(fā)射物體，當物體的速度等于或大于km/s,它就會克服的引力，永遠離開地球，成為太陽的人造行星，這時的發(fā)射速度就叫做第二宇宙速度。思考與討論:在地面附近發(fā)射物體，如果發(fā)射速度大于7.9km/s,而小于11.2km/s,它繞地球運行的軌跡是。3 .第三宇宙速度：在地面附近發(fā)射物體，當物體的速度等于或大于km/s,它就會掙脫的束縛，飛到太陽系以外，成為人造小恒星，這時的發(fā)射速度就叫做第三宇宙速度。難點提

34、示：對于衛(wèi)星的速度要區(qū)分發(fā)射速度和運行速度，發(fā)射速度是指將衛(wèi)星發(fā)射到空中的過程中，在地面上衛(wèi)星必需獲得的速度。若發(fā)射速度等于第一宇宙速度，衛(wèi)星能在地面附近繞地球做勻速圓周運動。若發(fā)射速度大于第一宇宙速度而小于第二宇宙速度時，衛(wèi)星做以地球為焦點的橢圓軌道運動。運行速度是指衛(wèi)星在正常軌道上運動時的速度，如果衛(wèi)星做圓周運動，根據(jù)萬有引力提供向心力衛(wèi)星的運行速度越小。實際上衛(wèi)星從發(fā)射到正常運行中間經(jīng)歷了一個調(diào)整、變軌的復(fù)雜過程。四、夢想成真：人造地球衛(wèi)星成功發(fā)射1957年10月4日，世界上第一顆人造地球衛(wèi)星在發(fā)射成功，衛(wèi)星質(zhì)量83.6kg,衛(wèi)星繞地球運行周期。1961年4月12日，蘇聯(lián)人成為第一個乘載

35、人飛船進入太空的人。1969年7月20日，人類成功登上月球。2003年10月15日，我國成功發(fā)射神航五號載人飛船，把中國第一位航天員送入太空。任務(wù)二：要點探究(1)人造地球衛(wèi)星的軌道和運行速度衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動時，是地球的提供向心力，衛(wèi)星受到地球的引力方向指向,所有衛(wèi)星的軌道平面都應(yīng)O這樣就存在三類人造地球衛(wèi)星軌道:赤道軌道:衛(wèi)星軌道在赤道平面，衛(wèi)星始終處于赤道上方;極地軌道:衛(wèi)星軌道平面與赤道平面垂直，衛(wèi)星通過兩極上空;D 一般軌道：衛(wèi)星軌道和赤道成一定角度。(2)人造衛(wèi)星的超重與失重撮抱軌道赤道軟is自轉(zhuǎn)軸幢斜1-.-人造衛(wèi)星在發(fā)射， 有一段加速運動；在返回時,有一段減速運動，這兩個

36、過程的加速度方向都是向上的，因而是狀態(tài);,而做圓周運動的向心力方向始終指向圓心，所以衛(wèi)星做圓周運動的圓心和地球的地狀態(tài)；因而與重力衛(wèi)星在沿圓軌道運行時，由于萬有引力提供向心力，所以處于有關(guān)的儀器均不能使用，與重力有關(guān)的實驗不能進行。如:(3)衛(wèi)星變軌當衛(wèi)星由于某種原因速度突然改變時(開啟或關(guān)閉發(fā)動機或空氣阻力作用)就不再等于向心力，衛(wèi)星將做變軌運動。FMV2、當衛(wèi)星的速度突然增加時，一葭，即萬有引力不足以提供向心力，衛(wèi)星將做運動，軌道半徑變，但一旦進入新的軌道運行由vGML知其運行速度要FMV2、當衛(wèi)星的速度突然減小時，一R一,即萬有引力大于衛(wèi)星所需的向心力，衛(wèi)星將做3,軌道1、2相切于Q點，

37、軌道2、3相切于P點，則衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時，說法正確的是（）A、衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1的速率；B衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度；C衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點時的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過Q點時的加速度；D衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點時的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過P點時的加速度；（4）、同步衛(wèi)星：什么是地球同步衛(wèi)星？地球同步衛(wèi)星有哪些特點？期地球自轉(zhuǎn)周期；T=24h;角速度地球自轉(zhuǎn)角速度；提示：北京上空是否有同步衛(wèi)星？為什么？各個國家發(fā)射的同步衛(wèi)星距離地面高度是否相同？為什么？同步衛(wèi)星是否會發(fā)生碰撞？為什么？總結(jié)：同步衛(wèi)星的特點：任務(wù)三：達標提升1 人造地球衛(wèi)星由

38、于受大氣阻力，其軌道半徑逐漸減小，其相應(yīng)的線速度和周期的變化情況是（）A.速度減小，周期增大B.速度減小，周期減小C.速度增大，周期增大D.速度增大，周期減小2 .假定宇宙空間站繞地球做勻速圓周運動，則在空間站上，下列實驗不能做成的是：（）A天平稱物體的質(zhì)量B、用彈簧秤測物體的重量C、用測力計測力D、用水銀氣壓計測飛船上密閉倉內(nèi)的氣體壓強3 .下列關(guān)于地球同步衛(wèi)星的說法中正確的是：（）A、為避免通訊衛(wèi)星在軌道上相撞，應(yīng)使它們運行在不同的軌道上B、通訊衛(wèi)星定點在地球赤道上空某處，所有通訊衛(wèi)星的周期都是24hC、不同國家發(fā)射通訊衛(wèi)星的地點不同，這些衛(wèi)星的軌道不一定在同一平面上DK不同通訊衛(wèi)星運行的線速度大小是相同的，加速度的大小也是相同的。4 .關(guān)于繞地球做勻速圓周運動的人造地球衛(wèi)星，以下判斷正確的是（A、同一軌道上，質(zhì)量大的線速度大；B、同一軌道上，質(zhì)量大的向心加速度大;C、離地面越近的衛(wèi)星線速度越大；D、離地面越遠的衛(wèi)星線速度越大；5 .假如一做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星的軌道半徑增加到原來的2倍，仍做勻速圓周運動，則（）A、根據(jù)公式v=rw可知衛(wèi)星的線速度增加為原來的2倍；B、根據(jù)公式F=m2/r可知衛(wèi)星所需的向心力將減小到