教科版必修二 第三章 万有引力与航天章末总结 课件（24张）.ppt

第三章 章末总结 内容索引 知识网络构建 重点知识探究 知识网络构建 内容公式 f g为引力常量 由在实验室中测定适用条件 1 间的相互作用 2 的球体间的相互作用 3 质点与的球体间的相互作用 万有引力与航天 开普勒行星运动定律 第一定律 定律 第二定律 定律 第三定律 定律 万有引力定律 轨道 面积 周期 卡文迪许 质点 两个质量分布均匀 质量分布均匀 质量 f万 fn 万有引力与航天 万有引力理论的成就 计算地球的质量 mg f万 mg m 忽略地球自转影响 计算天体的 m r r m 密度 高空测量 表面测量 万有引力与航天 万有引力理论的成就 人造地球卫星 t v m 2r man an 三个宇宙速度 第一宇宙速度 km s第二宇宙速度 km s第三宇宙速度 km s 7 9 11 2 16 7 重点知识探究 一 解决天体运动问题的思路 解决天体运动的基本思路 1 将天体运动视为匀速圆周运动 2 万有引力提供向心力 根据已知条件灵活选择合适的表达式 3 关于地球卫星的问题 有时还会应用gm gr2做代换 例1如图1所示 a是地球的同步卫星 另一卫星b的圆形轨道位于赤道平面内 离地球表面的高度为h 已知地球半径为r 地球自转角速度为 0 地球表面的重力加速度为g o为地球中心 1 求卫星b的运行周期 答案 图1 解析 解析由万有引力定律和牛顿第二定律得 由 得 b 2 如果卫星b绕行方向与地球自转方向相同 某时刻a b两卫星相距最近 o a b在同一直线上 则至少经过多长时间 它们再一次相距最近 答案 解析 解析由题意得 b 0 t 2 代入 得t 二 人造卫星各运动参量的分析 即随着轨道半径的增大 卫星的向心加速度 线速度 角速度均减小 周期增大 例2太阳系八大行星绕太阳运动的轨道可粗略地认为是圆 各行星的半径 日星距离和质量如下表所示 则根据所学的知识可以判断下列说法中正确的是a 太阳系的八大行星中 海王星的圆周运动速率最大b 太阳系的八大行星中 水星的圆周运动周期最大c 若已知地球的公转周期为1年 万有引力常量g 6 67 10 11n m2 kg2 再利用地球和太阳间的距离 则可以求出太阳的质量d 若已知万有引力常量g 6 67 10 11n m2 kg2 并忽略地球的自转 利用地球的半径以及地球表面的重力加速度g 10m s2 则可以求出太阳的质量 答案 解析 解析设太阳的质量为m 行星的质量为m 轨道半径为r 运动周期为t 线速度为v 则行星的轨道半径越大 周期越大 线速度越小 所以海王星周期最大 水星线速度最大 选项a b错误 由地球绕太阳公转的周期t 轨道半径r 可知 解得太阳质量m 选项c正确 同时看出地球的重力加速度与太阳质量无关 选项d错误 针对训练澳大利亚科学家近日宣布 在离地球约14光年的红矮星wolf1061周围发现了三颗行星b c d 它们的公转周期分别是5天 18天 67天 公转轨道可视为圆 如图2所示 已知万有引力常量为g 下列说法不正确的是a 可求出b c的公转半径之比b 可求出c d的向心加速度之比c 若已知c的公转半径 可求出红矮星的质量d 若已知c的公转半径 可求出红矮星的密度 答案 解析 图2 解析行星b c的周期分别为5天 18天 均做匀速圆周运动 根据开普勒第三定律公式 k 可以求解出轨道半径之比 选项a正确 根据万有引力等于向心力列式 对行星c d 有 man 故可以求解出c d的向心加速度之比 选项b正确 已知c的公转半径和周期 根据牛顿第二定律 有 可以求解出红矮星的质量 但不知道红矮星的体积 无法求解红矮星的密度 选项c正确 d错误 三 人造卫星的发射 变轨与对接 1 发射问题要发射人造卫星 动力装置在地面处要给卫星一很大的发射初速度 且发射速度v v1 7 9km s 人造卫星做离开地球的运动 当人造卫星进入预定轨道区域后 再调整速度 使f引 f向 即 从而使卫星进入预定轨道 2 变轨问题如图3所示 一般先把卫星发射到较低轨道1上 然后在p点点火 使卫星加速 让卫星做离心运动 进入轨道2 到达q点后 再使卫星加速 进入预定轨道3 回收过程 与发射过程相反 当卫星到达q点时 使卫星减速 卫星由轨道3进入轨道2 当到达p点时 再让卫星减速进入轨道1 再减速到达地面 图3 3 对接问题如图4所示 飞船首先在比空间站低的轨道运行 当运行到适当位置时 再加速运行到一个椭圆轨道 通过控制使飞船跟空间站恰好同时运行到两轨道的相切点 便可实现对接 图4 例3 多选 2016年中国发射了 天宫二号 空间实验室和 神舟十一号 载人飞船 2017年4月中国发射的 天舟一号 货运飞船与 天宫二号 交会对接 长征运载火箭将天宫二号送入近地点为a 远地点为b的椭圆轨道上 b点距离地面的高度为h 地球的中心位于椭圆的一个焦点上 天宫二号 飞行几周后进行变轨进入预定圆轨道 如图5所示 已知 天宫二号 在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t 引力常量为g 地球半径为r 则下列说法正确的是a 天宫二号 从b点沿椭圆轨道向a点运行的过程中 引力为动力b 天宫二号 在椭圆轨道的b点的向心加速度大于在预定圆轨道上b点的向心加速度c 天宫二号 在椭圆轨道的b点的速度大于在预定圆轨道上的b点的速度d 根据题目所给信息 可以计算出地球质量 图5 答案 解析 解析 天宫二号 从b点沿椭圆轨道向a点运行的过程中 速度在变大 故受到的地球引力为动力 所以a正确 在b点 天宫二号 产生的加速度都是由万有引力产生的 因