高中 高一 物理 必修二 《習(xí)題課-萬有引力》

6.3萬有引力定律的應(yīng)用一、教學(xué)目標(biāo)

1知識(shí)與技能：（1）能夠計(jì)算人造衛(wèi)星的環(huán)繞速度；

（2）了解三個(gè)宇宙速度；

（3）知道衛(wèi)星變軌的原因和過程；

（4）了解同步衛(wèi)星的特點(diǎn)

2過程與方法：（1）通過運(yùn)用牛頓第二定律，學(xué)會(huì)求解環(huán)繞速度和宇宙速度； (2)通過分析衛(wèi)星變軌，了解改變軌道的方法。 3情感態(tài)度與價(jià)值觀：認(rèn)識(shí)發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的重要意義，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)理學(xué)科探究的過程，體會(huì)科學(xué)探究需要極大的毅力和勇氣。知識(shí)結(jié)構(gòu)圖：二、學(xué)情分析

1、教學(xué)對(duì)象分析：學(xué)生在此之前已經(jīng)學(xué)習(xí)過圓周運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律和兩個(gè)基本模型 2、學(xué)習(xí)需要分析：區(qū)分兩個(gè)速度的不同；抓住變軌的因素；應(yīng)用同步衛(wèi)星為社會(huì)做貢獻(xiàn)三、重難點(diǎn)

（1）重點(diǎn)：理解并計(jì)算第一宇宙速度；理解衛(wèi)星運(yùn)行各軌道物理量的大?。恍l(wèi)星軌道變化的時(shí)機(jī)

（2）難點(diǎn)：各軌道物理量的大小和變化

四、教學(xué)過程

1、復(fù)習(xí)導(dǎo)入：

兩個(gè)物理模型：2、天體研究

（1）求重力加速度（忽略自轉(zhuǎn)）：依據(jù)牛頓第二定律F=ma（2）求天體質(zhì)量m、平均密度ρ(忽略地球自轉(zhuǎn)）

例題1.已知月球到地球的球心距離為r=4×108m，月亮繞地球運(yùn)行的周期為30天，求地球的質(zhì)量和密度？例題2.已知地球表面重力加速度為g，地球

半徑為R，萬有引力常數(shù)為G，求地球質(zhì)量和密度？?（3）鞏固練習(xí)：

練習(xí)1.假設(shè)在半徑為R的某天體上發(fā)射一顆該天體的衛(wèi)星，若這顆衛(wèi)星在距該天體表面高度為h的軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期為T，已知萬有引力常量為G，求：

（1）該天體的質(zhì)量是多少？（2）該天體的密度是多少？（3）該天體表面的重力加速度是多少？ 練習(xí)2.假設(shè)地球是一半徑為R、質(zhì)量分布均勻的球體。一礦井深度為d，已知質(zhì)量分布均勻的球殼對(duì)殼內(nèi)物體的引力為零。礦井底部和地面處的重力加速度大小之比為()3、宇宙航行：

（1）概念辨析：發(fā)射速度和環(huán)繞速度

（2）環(huán)繞速度：GMm=mv2v=GM依據(jù)：r2rr 結(jié)論：同一中心體，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不確定 最大環(huán)繞速度：v=7.9m/s

(3)宇宙速度：（3）鞏固練習(xí)：

練習(xí)3.金星的半徑是地球的0.95倍，質(zhì)量為地球的0.82倍，金星的第一宇宙速度是多大?4、地球的環(huán)繞體：

（1）近地衛(wèi)星特征：r=R地，F(xiàn)萬=G=mg

（2）同步衛(wèi)星特征：T=24h，h、v、w、a、f、平面軌道固定

（3）赤道上的物體：F萬不等于F向

（4）鞏固練習(xí)：

練習(xí)6.如圖所示，A為地球赤道上的物體，B為地球的一顆衛(wèi)星，C為地球同步衛(wèi)星，下列有關(guān)它們的關(guān)系敘述正確的是（）

A.線速度的大小關(guān)系為vA＞vB＞vCB.角速度的大小關(guān)系為ωA=ωC＞ωBC.線速度的大小關(guān)系為vA=vC<vBD.向心加速度的大小關(guān)系為aB＞aC＞aA5、變軌運(yùn)動(dòng)：嫦娥一號(hào)（視頻）

典例分析：9．我國發(fā)射“神舟”六號(hào)飛船時(shí)，先將飛船發(fā)達(dá)到一個(gè)橢圓軌道上，其近地點(diǎn)M距地面200km，遠(yuǎn)地點(diǎn)N距地面340km，進(jìn)入該軌道正常運(yùn)行時(shí)，通過M、N點(diǎn)的速率分別為v1和v2，如圖7所示。當(dāng)飛船通過N點(diǎn)時(shí)，地面指揮部發(fā)出指令，點(diǎn)燃飛船上的發(fā)動(dòng)機(jī)，使飛船在短時(shí)間內(nèi)加速后進(jìn)入離地面340km的圓形軌道，開始繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，這時(shí)飛船的速率為v3。比較飛船在M、N、P三點(diǎn)正常運(yùn)行時(shí)（不包括點(diǎn)火加速階段），則速率大小和加速度大小，下列結(jié)論正確的是（）

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—天體的追及與相遇

典例分析：[例3]設(shè)地球的自轉(zhuǎn)角速度為ω0，地球半徑為R，地球表面重力加速度為g，某人造衛(wèi)星在赤道上空做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為r，且r<5R，飛行方向與地球的自轉(zhuǎn)方向相同