【同步】高中物理魯科版(2019)必修2：第4章萬有引力定律及航天本章整合課件

第4章本章整合知識網(wǎng)絡·體系構(gòu)建重點題型·歸納整合目錄索引

知識網(wǎng)絡·體系構(gòu)建本章知識可分為三個組成部分。第一部分為開普勒行星運動定理;第二部分為萬有引力定律;第三部分為萬有引力定律的應用。一、人類對行星運動規(guī)律的認識橢圓

焦點上面積相等半長軸公轉(zhuǎn)周期二、萬有引力定律

開普勒第三牛頓運動平方成反比三、萬有引力定律的應用

7.911.2

16.7

重點題型·歸納整合一、天體(衛(wèi)星)運動問題的處理1.抓住兩條思路天體問題實際上是萬有引力定律、牛頓第二定律、勻速圓周運動規(guī)律的綜合應用,解決此類問題的基本思路有兩條。a=g這樣幾種表達形式,要根據(jù)具體問題,選擇合適的表達式討論相關(guān)問題。2.分清四個不同(1)不同公式和問題中r的含義不同。通常指行星(或衛(wèi)星)繞中心天體運動的軌道半徑。(2)萬有引力與重力不同。宇宙間一切物體都是相互吸引的,物體間的這種吸引叫作萬有引力。地面附近的物體,由于地球的吸引而產(chǎn)生的力叫作重力。重力實際上是地球?qū)ξ矬w的萬有引力的一個分力,所以物體的重力并不等于地球?qū)ξ矬w的萬有引力,只是由于兩者差距不大,在通常情況下可認為兩者近似相等。(3)隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度和環(huán)繞運行的向心加速度不同。放在地球上的物體隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運動,所以具有向心加速度,該加速度是由地球?qū)ξ矬w的引力和地面的支持力的合力提供的,是很小的。環(huán)繞地球運行的衛(wèi)星,具有向心加速度,該加速度完全由地球?qū)λ娜f有引力提供。(4)運行速度和發(fā)射速度不同。行的速度,其大小隨軌道半徑的增大而減小。要將人造衛(wèi)星發(fā)射到預定的軌道,就需要給衛(wèi)星一個發(fā)射速度,發(fā)射速度隨著發(fā)射高度的增加而增大,所以要注意運行速度和發(fā)射速度的區(qū)別。典例1

“靜止”在赤道上空的地球同步氣象衛(wèi)星把廣闊視野內(nèi)的氣象數(shù)據(jù)發(fā)回地面,為天氣預報提供準確、全面和及時的氣象資料。設地球同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的n倍,忽略地球自轉(zhuǎn)的影響,下列說法正確的是(

)C針對訓練1地球和火星公轉(zhuǎn)視為勻速圓周運動,忽略行星自轉(zhuǎn)影響。根據(jù)下表,火星和地球相比(

)比較項行星半徑/m行星質(zhì)量/kg公轉(zhuǎn)軌道半徑/m地球6.4×1066.0×10241.5×1011火星3.4×1066.4×10232.3×1011A.火星的公轉(zhuǎn)周期較小B.火星做圓周運動的向心加速度較小C.火星表面的重力加速度較大D.火星的第一宇宙速度較大B二、萬有引力定律與天體表面的拋體運動的綜合應用萬有引力定律常與拋體運動綜合命題。在地球上所有只在重力作用下的運動,如自由落體運動、豎直上拋運動、平拋運動、斜拋運動等,其運動規(guī)律和研究方法同樣適用于在其他星球表面的同類運動,要特別注意在不同的天體表面重力加速度一般不同。典例2

航天員在某星球表面,將一小球從離地面為h高處以初速度v0水平拋出,測出小球落地點與拋出點間的水平位移為s,若該星球的半徑為R,引力常量為G,忽略自轉(zhuǎn),則該星球的質(zhì)量多大?針對訓練2在某質(zhì)量分布均勻的星球表面,一物體從離地h高處靜止開始下落(引力視為恒力,阻力可忽略),經(jīng)過時間t落到地面。已知該行星半徑為R,引力常量為G,忽略星球自轉(zhuǎn)的影響,求:(1)該星球表面的重力加速度大小;(2)該星球的質(zhì)量;(3)該星球的第一宇宙速度。三、天體運動中的追及相遇問題在天體運動的問題中,我們常遇到一些這樣的問題,比如a、b兩物體都繞同一中心天體做圓周運動,某時刻a、b相距最近,問a、b下一次相距最近或最遠需要多長時間,或“至少”需要多長時間等問題。而對于此類問題的解決和我們在直線運動中的追及相遇問題在思維上有一些相似的地方,但它也有其自身的特點。兩天體由某次相距最近到下次相距最近,周期小的天體比周期大的天體多轉(zhuǎn)一周,解決天體運動中的追及相遇問題時,要緊緊地抓住這一條件。典例3

設地球的自轉(zhuǎn)角速度為ω0,地球半徑為R,地球表面重力加速度為g,忽略地球自轉(zhuǎn)的影響,某人造衛(wèi)星在赤道上空做勻速圓周運動,軌道半徑為r,且r<5R,飛行方向與地球的自轉(zhuǎn)方向相同,在某時刻,該人造衛(wèi)星通過赤道上某建筑物的正上方,則到它下一次通過該建筑物正上方所需要的時間為(

)D解析

因為同步衛(wèi)星的軌道半徑大約為6.6R,根據(jù)衛(wèi)星的運行特點知,軌道半徑越大,衛(wèi)星運行角