萬有引力定律的應(yīng)用練習(xí)課

萬有引力定律的應(yīng)用練習(xí)課【核心素養(yǎng)】物理觀念（1）能夠了解萬有引力定律的內(nèi)涵和表達(dá)式；（2）能理解人造衛(wèi)星的環(huán)繞速度和發(fā)射速度（3）能用萬有引力定律計(jì)算衛(wèi)星的運(yùn)行參數(shù)2、科學(xué)思維能將一些熟悉的天體的運(yùn)動(dòng)抽象成勻速圓周運(yùn)動(dòng)模型；知道天體所受的萬有引力等于天體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力；理解并會(huì)用萬有引力定律處理天體問題的思路和方法3、科學(xué)探究能夠應(yīng)用天體問題的思路和圓周運(yùn)動(dòng)應(yīng)用知識(shí)理解衛(wèi)星的發(fā)射、變軌和對(duì)接，能與同學(xué)交流4、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任有探索太空、了解太空的興趣，能為牛頓力學(xué)對(duì)航天技術(shù)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)而振奮，為我國(guó)航天技術(shù)應(yīng)用取得了驕人的成績(jī)而自豪?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】（1）衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動(dòng)、行星繞太陽的運(yùn)動(dòng)的向心力是由萬有引力提供，第一宇宙速度的計(jì)算；（2）用萬有引力定律處理天體問題的思路和方法會(huì)用已知條件求天體運(yùn)動(dòng)的物理量參數(shù)（3）用萬有引力定律處理天體問題的思路和方法會(huì)用已知條件求中心天體的質(zhì)量.【教學(xué)難點(diǎn)】審題能力和建立模型能力的培養(yǎng)；應(yīng)用萬有引力定律處理天體問題列式計(jì)算的能力的培養(yǎng)‘【先學(xué)部分】用萬有引力定律處理天體問題的思路和方法（1）=（忽略了，適用）（2）=（適用）2、M代表地球的質(zhì)量，m代表衛(wèi)星的質(zhì)量,R代表地球的半徑，h代表衛(wèi)星離地球表面的高度。請(qǐng)推導(dǎo)地球衛(wèi)星環(huán)繞速度的公式：（1）由=得，環(huán)繞速度（又叫速度）（2）第一宇宙速度=m/s（在地面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需要的最的發(fā)射速度。發(fā)射速度大于7.9km/s，小于11.2km/s圍繞旋轉(zhuǎn)，相當(dāng)于人造衛(wèi)星）（3）第二宇宙速度（脫離速度）=m/s（衛(wèi)星發(fā)射速度大于等于11.2km/s，而又小于16.7km/s時(shí)，圍繞太陽旋轉(zhuǎn)的速度，相當(dāng)于人造）（4）第三宇宙速度（逃逸速度）=m/s（衛(wèi)星速度大于等于16.7km/s時(shí)，就會(huì)脫離太陽的吸引，跑到太陽系以外的宇宙空間。相當(dāng)于人造小太陽）（5）環(huán)繞天體的運(yùn)行速度，角速度、向心加速度和周期與半徑的關(guān)系：①由=得V=;②由=得=;③由=得a=;=4\*GB3④由=得T=;得h越高，所以r越，V、、a越；T越?！鞠葘W(xué)檢測(cè)】1．(多選)關(guān)于第一宇宙速度，下面說法中錯(cuò)誤的是（）A.它是人造地球衛(wèi)星繞地飛行的最小速度B.它是人造地球衛(wèi)星在近地圓形軌道上的運(yùn)行速度C.它是能使衛(wèi)星進(jìn)入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度D．由衛(wèi)星運(yùn)行速度v＝eq\r(\f(GM,r))可得知射到越遠(yuǎn)的地方，速度越小，越容易發(fā)射。2.比較圖中a、b、c三顆衛(wèi)星的線速度，角速度，周期，向心加速度，向心力的大??？（1）VAVBVC,(2)ｗAｗBｗC,(3)aAaBaC,（4）TATBTC,3．(多選)利用下列哪種數(shù)據(jù)，可以算出地球的質(zhì)量(引力常量G已知)()A．已知地面的重力加速度gB．已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r和周期TC．已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r和線速度vD．已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度v和周期T【新課】【衛(wèi)星運(yùn)行參數(shù)】例題1.【基礎(chǔ)題】(多選)不可回收的航天器在使用后，將成為太空垃圾。如圖所示是漂浮在地球附近的太空垃圾示意圖，對(duì)此如下說法中正確的是()A．離地越低的太空垃圾運(yùn)行周期越小B．離地越高的太空垃圾運(yùn)行角速度越小C．由公式v＝eq\r(gr)得，離地越高的太空垃圾運(yùn)行速率越大D．太空垃圾一定能跟同一軌道上同向飛行的航天器相撞練習(xí)1．【能力題】?jī)深w衛(wèi)星在同一軌道平面繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，地球半徑為R，a衛(wèi)星離地面的高度為R，b衛(wèi)星離地面的高度為3R，則(1)a、b兩衛(wèi)星運(yùn)行的線速度大小之比va∶vb是多少？(2)a、b兩衛(wèi)星的周期之比Ta∶Tb是多少？(3)a、b兩衛(wèi)星所在軌道處的重力加速度大小之比ga∶gb是多少？變式1．【能力題】一顆小行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑是地球公轉(zhuǎn)半徑的4倍，則這顆小行星運(yùn)轉(zhuǎn)的周期是()A．4年 B.6年C．8年 D.eq\f(8,9)年【天體質(zhì)量】例題2.已知地球半徑為R，地球表面重力加速度為g，萬有引力常量為G，不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響。(1)求地球的質(zhì)量M；(2)求地球的第一宇宙速度v；(3)若衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)且運(yùn)行周期為T，求衛(wèi)星距離地面的高度h。練習(xí)2【變式題】一行星繞恒星做圓周運(yùn)動(dòng)，由天文觀測(cè)可得，其運(yùn)行周期為T，速度為v，引力常量為G，則下列說法正確的是()A．恒星的質(zhì)量為eq\f(v3T,2πG)B．行星的質(zhì)量為eq\f(4π2v3,GT3)C．行星運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為eq\f(vT,2π)D．行星運(yùn)動(dòng)的加速度為eq\f(2πv,T)【能力題練通】1．據(jù)英國(guó)《衛(wèi)報(bào)》網(wǎng)站2015年1月6日?qǐng)?bào)道，在太陽系之外，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一顆最適宜人類居住的類地行星，繞恒星橙矮星運(yùn)行，命名為“開普勒438b”。假設(shè)該行星與地球繞恒星均做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)行的周期為地球運(yùn)行周期的p倍，橙矮星的質(zhì)量為太陽的q倍。則該行星與地球的（1）軌道半徑之比為 多少？（2）線速度之比為多少？3.我國(guó)自行研制發(fā)射的“風(fēng)云一號(hào)”、“風(fēng)云二號(hào)”氣象衛(wèi)星的飛行軌道是不同的，“風(fēng)云一號(hào)”是極地圓形軌道衛(wèi)星，其軌道平面與赤道平面垂直，周期為T1＝12h；“風(fēng)云二號(hào)”是同步衛(wèi)星，其軌道平面就是赤道平面，周期為T2＝24h；兩顆衛(wèi)星相比()A．“風(fēng)云一號(hào)”離地面較高B．“風(fēng)云一號(hào)”每個(gè)時(shí)刻可觀察到的地球表面范圍較大C．“風(fēng)云一號(hào)”線速度較大D．若某時(shí)刻“風(fēng)云一號(hào)”和“風(fēng)云二號(hào)”正好同時(shí)在赤道上某個(gè)小島的上空，那么再過12小時(shí)，它們又將同時(shí)到達(dá)該小島的上空【課堂小結(jié)】環(huán)繞天體的繞行速度、角速度、向心加速度、周期與半徑的關(guān)系：【課后作業(yè)】1．關(guān)于宇宙速度的說法，正確的是()A．第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)的最大速度B．第一宇宙速度是地球同步衛(wèi)星的發(fā)射速度C．人造地球衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)的速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間D．第三宇宙速度是物體逃離地球的最小速度2.(多選)如圖所示，三顆人造衛(wèi)星正在圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列有關(guān)說法中正確的是()A．衛(wèi)星可能的軌道為a、b、cB．衛(wèi)星可能的軌道為a、cC．同步衛(wèi)星可能的軌道為a、cD．同步衛(wèi)星可能的軌道為a3．據(jù)英國(guó)《每日郵報(bào)》2015年3月6日?qǐng)?bào)道，“格利澤581d”行星大小約為地球的3倍，是人類在太陽系之外發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)位于宜居帶中的行星，被稱為“超級(jí)地球”。若這顆行星圍繞某恒星Q做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。測(cè)得行星的公轉(zhuǎn)周期為T，公轉(zhuǎn)軌道半徑為r，已知引力常量為G。則()A．恒星的質(zhì)量約為eq\f(4π2r3,GT2)B．行星的質(zhì)量約為eq\f(4π2r3,GT2)C．以7.9km/s的速度從地球發(fā)射的探測(cè)器可以到達(dá)該行星表面D．以11.2km/s的速度從地球發(fā)射的探測(cè)器可以到達(dá)該行星表面4．由于通信和廣播等方面的需要，許多國(guó)家發(fā)射了地球同步衛(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5．恒星演化發(fā)展到一定階段，可能成為恒星世界的“侏儒”——中子星，中子星的半徑較小，一般在7～20km，但它的密度大得驚人。若中子星的半徑為10km，密度為1.2×1017kg/m3，那么該中子星的第一宇宙速度約為()A．6km/s B．