§6.4《萬(wàn)有引力理論的成就》導(dǎo)學(xué)案

#§ 《萬(wàn)有引力理論的成就》導(dǎo)學(xué)案編寫(xiě)人：桂陽(yáng)一中高一物理組寄語(yǔ)：學(xué)習(xí)當(dāng)中也需要激情和信念科學(xué)真是迷人TOC\o"1-5"\h\z如果 ^的影響，地面上質(zhì)量為 的物體受到重力等于 _即_由此得地球的質(zhì)量表達(dá)式為 。已知X? 則地球的質(zhì)量約為 。計(jì)算天體的質(zhì)量()計(jì)算太陽(yáng)的質(zhì)量：將 _的運(yùn)動(dòng)近似看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力由 提供，其牛頓第二定律方程是 。由此得太陽(yáng)的質(zhì)量為 。()測(cè)量天體質(zhì)量的主要方法是 。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(guò)程是：發(fā)現(xiàn) 的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌道與的軌道總有一些偏差，根據(jù)觀察到的偏差數(shù)據(jù)和萬(wàn)有引力定律計(jì)算出,并預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的時(shí)刻和位置；在預(yù)測(cè)的時(shí)間去觀察預(yù)測(cè)的位置。海王星和冥王星發(fā)現(xiàn)的重要意義 。萬(wàn)有引力定律應(yīng)用圖表項(xiàng)目?jī)?nèi)容說(shuō)明或提示研究天體運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用公式MmG =m32r=m也=m4^2r二m（2兀n）2rr2 r T2研究天體運(yùn)動(dòng)時(shí)，太陽(yáng)系中的八大行星及其衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)都可以看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)--它們做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力就是它們受到的萬(wàn)有引力.測(cè)天體質(zhì)量或天體密度P4兀2r3GT2①天體質(zhì)量=M4兀2r3/GT2 3兀r3「二徐^的 V 4兀R3/3 GT2R3②天體密度：p= = =3兀=?丁人士=、, E - GT2若衛(wèi)星在天體表面運(yùn)仃，則=R而有：P=把衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)看成勻速圓周運(yùn)動(dòng).通過(guò)測(cè)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)繞時(shí)，只要測(cè)出其環(huán)繞周期，就可以測(cè)出天體的密度.研究天體表面物體重力的應(yīng)用公式Mm—GR2MmG月例如對(duì)月球表面物體的“重力”’：月=GR2 ,月這里忽略了地球?qū)υ虑虮砻嫖矬w的萬(wàn)有引力.其余天體上的物體的“重力”照此類推.①已知月軌=地，可求出：月軌=X- /②已知月J8月J 可求出：月= =地可見(jiàn)，地球在月球軌道處產(chǎn)生的重力加速度遠(yuǎn)小于月球?qū)ζ浔砻嫖矬w產(chǎn)生的重力加速度.所以在月球上，地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力可以忽略，而只考慮月球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力作用.練習(xí)、高空遙感探測(cè)衛(wèi)星在距地球表面高為處繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)，如果地球質(zhì)量為M地球半徑為人造衛(wèi)星質(zhì)量為，萬(wàn)有引力常量為G試求：C）人造衛(wèi)星的線速度多大？C）人造衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期是多少?（）人造衛(wèi)星的向心加速度多大？檢測(cè)卡（級(jí)）若地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)周期及公轉(zhuǎn)軌道半徑分別為和R月球繞地球公轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)軌道（級(jí)）半徑分別為和，則太陽(yáng)質(zhì)量與地球質(zhì)量之比日地為（）R3T2 R213 R2T3 ? ? TOC\o"1-5"\h\zr312 r2T3 r213（級(jí)）若已知行星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的半徑為，公轉(zhuǎn)的周期為T(mén)萬(wàn)有引力常量為G則由此可求出.行星的質(zhì)量 .太陽(yáng)的質(zhì)量.行星的密度 .太陽(yáng)的密度（級(jí)）地球表面的平均重力加速度為，地球半徑為R萬(wàn)有引力常量為G用上述物理量估算出來(lái)的地球平均密度是（ ）3g 3g g gA麗 ?B4RG .RG .DRG2（級(jí)）由于地球的自轉(zhuǎn)，下列說(shuō)法中正確的是（ ）A物體所需向心力隨其所在位置的緯度的增大而減小.物體所需的向4力就等于地球?qū)λ囊ξ矬w所需的向4力就等于物體所受的重力.物體所需的向心力由物體本身質(zhì)量決定，與其它因素?zé)o關(guān)§《宇宙航行》導(dǎo)學(xué)案編寫(xiě)人：周到審核：高一物理組寄語(yǔ)：潛能是一個(gè)成大事者的重鎊炸彈?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】.解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識(shí)。知道三個(gè)宇宙速度的含義，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度。通過(guò)實(shí)例，了解人類對(duì)太空的探索過(guò)程。【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】第一宇宙速度的推導(dǎo)，了解第二、第三宇宙速度?！緦W(xué)習(xí)難點(diǎn)】運(yùn)行速率與軌道半徑之間的關(guān)系?！緦W(xué)習(xí)過(guò)程】牛頓在思考萬(wàn)有引力定律時(shí)就曾經(jīng)想過(guò)，從高山上水平拋出的物體速度一次比一次大時(shí)，落點(diǎn)就一次比一次遠(yuǎn)。如果速度足夠大，物體就不再落回地面，它將繞地球運(yùn)動(dòng)，這就是人造地球衛(wèi)星的雛形。那么這個(gè)速度需要多大呢？學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容之后便可以解決上述問(wèn)題。一、宇宙速度平拋物體的速度逐漸增大，物體的落地點(diǎn)如何變化？速度達(dá)到一定值后，物體能否落回地面？若不能，此速度必須滿足什么條件？若此速度在增大，又會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？牛頓的設(shè)想（）牛頓對(duì)人造衛(wèi)星原理的描繪設(shè)想在高山上有一門(mén)大炮，水平發(fā)射炮彈，初速度越大，水平射程就越大，可以想象當(dāng)初速度足夠大時(shí)，這顆炮彈將不會(huì)落到地面，將和月球一樣成為地球的一顆衛(wèi)星。（）人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的動(dòng)力學(xué)原因人造衛(wèi)星在繞地球運(yùn)行時(shí)，只受到作用，人造衛(wèi)星作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由 提供。（）人造衛(wèi)星的運(yùn)行速度設(shè)地球質(zhì)量為M衛(wèi)星質(zhì)量為，軌道半徑為，由于萬(wàn)有引力提供向心力，則人造衛(wèi)星的運(yùn)行速度應(yīng)該是多大？

角速度和周期與軌道半徑的關(guān)系呢？可見(jiàn)：高軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星，角速度，周期。注意：高軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星速度小，是否發(fā)射也容易呢？這就需要看衛(wèi)星的發(fā)射速度，而不是運(yùn)行速度。宇宙速度()第一宇宙速度問(wèn)題：牛頓實(shí)驗(yàn)中，炮彈至少要以多大的速度發(fā)射，才能在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)？地球半徑為 0結(jié)論：如果發(fā)射速度小于，炮彈將落到地面，而不能成為一顆衛(wèi)星；發(fā)射速度等于，它將在地面附近作勻速圓周運(yùn)動(dòng)；要發(fā)射一顆半徑大于地球半徑的人造衛(wèi)星，發(fā)射速度必須大于?？梢?jiàn)，向高軌道發(fā)射衛(wèi)星比向低軌道發(fā)射衛(wèi)星要困難。意義：第一宇宙速度是人造衛(wèi)星在地面附近環(huán)繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速度，所以也稱為速度。()第二宇宙速度：大小。意義：使衛(wèi)星掙脫地球的束縛，成為繞太陽(yáng)運(yùn)行的人造行星的最小發(fā)射速度，也稱為速度。注意：發(fā)射速度大于，而小于，衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的軌跡為橢圓；等于或大于時(shí)，衛(wèi)星就會(huì)脫離地球的引力，不再繞地球運(yùn)行。()第三宇宙速度大小。意義：使衛(wèi)星掙脫太陽(yáng)引力束縛的最小發(fā)射速度，也稱為速度。注意：發(fā)射速度大于,而小于，衛(wèi)星繞太陽(yáng)作橢圓運(yùn)動(dòng)，成為一顆人造行星。如果發(fā)射速度大于等于，衛(wèi)星將掙脫太陽(yáng)引力的束縛，飛到太陽(yáng)系以外的空間。同步衛(wèi)星()什么叫同步衛(wèi)星？()同步衛(wèi)星具有幾個(gè)特點(diǎn)？檢測(cè)卡(級(jí))關(guān)于第一宇宙速度，下列說(shuō)法中正確的是( )、它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度、它是人造地球衛(wèi)星在近地圓形軌道上的運(yùn)行速度、它是能使衛(wèi)星