第6章万有引力学案

1、课 题§6.1 行星的运动总第13课时制作人审核人物理组使用时间课 前 预 习 案1.地心说的观点是怎样的，代表人物是谁？2.日心说的观点是怎样的，代表人物是谁？课 中 探 究 案一、开普勒第一定律（轨道定律） 内容：二、开普勒第二定律（面积定律）内容： 例1. 行星在近日点的速度 远日点的速度。开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕地球的运动，如果地球有一颗卫星沿椭圆轨道运动，它在离地球最近的位置（近地点）与离地球最远的位置（远地点）的速率哪个大？ 三、开普勒第三定律（周期定律）1.内容：2.表达式3.k的意义:四、中学阶段对行星的运动的近似处理1.2.3.例

2、2.关于公式等，下列说法中正确的是 （ ）A公式只适用于围绕太阳运行的行星B公式只适用于太阳系中的行星或卫星C公式适用于宇宙中所有围绕星球运行的行星或卫星D般计算中，可以把行星或卫星的轨道看成圆，R是这个圆的半径例3.关于行星的运动，以下说法正确的是：（ ）A. 行星轨道的半长轴越长，自转周期就越大。B. 行星轨道的半长轴越长，公转周期就越大。C. 水星的半长轴越短，公转周期就越大。D. 水星离太阳最近，绕太阳运行的公转周期最小。例4.有两颗行星环绕某恒星转动，他们运动的周期之比为271，则他们的轨道半径之比为多少？例5.某小行星到太阳的距离是地球到太阳距离的8倍，则这颗小行星绕太阳运动的周期

3、是多少年？课 后 巩 固 案 A、B两颗人造地球卫星质量之比为l2，轨道半径之比为21，则它们的运行周期之比为多少？课 题 §6.2/3 万有引力定律（第1 课时） 总第14课时制作人审核人物理组时间课 前 预 习 案阅读课本§6.2太阳与行星间的引力，完成太阳与行星间的引力的表达式的推导：课 中 探 究 案一、月地检验1. 理论猜测：月球绕地球运动的轨道半径为60倍的地球半径，假定维持月球运动的力与使一个苹果下落的力是同一种力，那么一个物体在月球轨道上运动时的加速度an应该是它在地面下落时加速度g的 倍。 2.实际检验：已知月球公转周期约为27.3天，则月球的向心加速度a

4、n为 。则an= g二、万有引力定律 1.万有引力定律的内容及公式：2.引力常量G:3.适用条件：若物体为质量分布均匀的球体，物体之间的距离为 。例1.在万有引力定律的公式中，r是( )A对星球之间而言，是指运行轨道的平均半径B对地球表面的物体与地球而言，是指物体距离地面的高度C对两个均匀球而言，是指两个球心间的距离D对人造地球卫星而言，是指卫星到地球表面的高度例2.要使两物体间的万有引力减小到原来的1/4，下列办法不可采用的是（ ）A.使两物体的质量各减小一半，距离不变B.使其中一个物体的质量减小到原来的1/4，距离不变C.使两物体间的距离增为原来的2倍，质量不变D.使两物体间的距离和质量都

5、减为原来的1/4例3.两大小相同的实心小铁球紧靠在一起，它们之间的万有引力为F，若两个半径是小铁球2倍的实心大铁球紧靠在一起，则它们之间的万有引力为（ ）A.2F B.4F C.8F D.16F例4.对于质量为m1、m2的万有引力的表达式，下列说法正确的是（ ）Am1和m2所受引力总是大小相等的B当m1，m2两物体间的距离r趋于无穷小时，万有引力无穷大C当有第三个物体m3放入m1、m2之间时，m1和m2间的万有引力将增大Dm1和m2所受引力性质可能相同，也可能不同例5地球质量大约是月球质量的81倍,在登月飞船通过月、地之间的某一位置时，月球和地球对它的引力大小相等，该位置到月球中心和地球中心的

6、距离之比为（ ）A1:27 B. 1:9 C. 1:3 D. 9：1 例6.设想把一质量为m的物体放在地球的中心，这时它受到地球的万有引力是（ ）A. 0 B. mg (g=9.8m/s2) C. D. 无法确定课 后 巩 固 案1下列关于陨石坠向地球的解释中，正确的是 （ ） A陨石对地球的吸引力远小于地球对陨石的吸引力B陨石对地球的吸引力和地球对陨石的吸引力大小相等，但陨石的质量小，加速度大，所以改变运动方向落向地面C太阳不再吸引陨石，所以陨石落向地球D陨石受到其它星球的斥力而落向地球2如图在半径为R，质量M的匀质铜球中，挖一半径为R/2的球形空穴，空穴跟铜球相切。质量为m的匀质小球位于铜

7、球球心与空穴中心的连线上，离球心距离d。试求这两个球之间的万有引力。 课 题 §6.3 万有引力定律（第2课时） 总第15课时制作人审核人物理组时间课 前 预 习 案重力的定义是什么？重力就是万有引力吗？课 中 探 究 案三、重力与万有引力的关系：考虑地球自转地球在不停地自转、地球上的物体随地球自转而做圆周运动，如图万有引力为F，重力为G，自转向心力为F 物体在一般位置时：当物体在赤道上时：当物体在两极时：GFf例1计算在赤道处质量为1kg的物体随地球自转的向心力大小（提示：半径是多少？周期是多少？用哪个公式？）例2如果地球自转加快，地球上物体的重力将如何变化？ 四、重力与万有引力的

8、关系：不考虑地球自转1.如果地球不自传，万有引力 重力。2.地球质量为M，半径为R，则地球表面重力加速度g0= 。在离地球表面高度为h处，重力加速度g= 。 例3地球半径为R，在离地面h高处和离地面H高处重力加速度之比为多少？例4地球表面的重力加速度为g0，物体在距地面上方3R处(R为地球半径)的重力加速度为g，那么两个加速度之比gg0等于 例5地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，若高空中某处的重力加速度为g/2，则该处距地面球表面的高度为多少？例6、火星半径是地球半径的一半，火星质量约为地球质量的1/9,那么地球表面重900N的人在火星表面的重力为多少？课 后 巩 固 案1.某星球的半径

9、与地球半径之比为21，质量之比为15，假如某人在星球上和地球上跳高，则他在星球上和在地球上以相同的初速度竖直向上跳起的高度之比是多少？2.某物体在地面上受到的重力为160 N，将它放置在卫星中，在卫星以a=0.5g的加速度随火箭向上加速升空的过程中，当物体与卫星中的支持物相互挤压力为90 N时，卫星距地球表面有多远？（地球半径R地=6.4×103 km，g取10 m/s2）课 题 §6.4 万有引力理论的成就 总第16课时制作人审核人物理组时间课 前 预 习 案1哪位科学家用实验“称量地球的质量”？ 2谁发现了海王星。课 中 探 究 案一、天体质量的计算例1不考虑地球的自转

10、，则万有引力等于重力，则地球的质量是多少？（地面附近的重力加速度g，地球半径R，引力常量G） 例2.月球绕地球公转的向心力有万有引力提供，若已知月球绕地球公转半径为r，线速度为v，则地球质量是多少？若已知月球绕地球公转的半径为r，角速度为，则地球质量是多少？若已知月球绕地球公转的半径为r，周期为T，则地球质量是多少？例3.在万有引力常量G已知情况下，已知下列哪些数据可以计算地球质量( ) A地球绕太阳的周期及地球离太阳的距离B人造地球卫星在地面附近绕行的速度和运行周期C. 月球绕地球运行的周期及地球半径D. 若不考虑地球自转，已知地球半径和地球表面的重力加速度E. 地球同步卫星离地面的高度h例

11、4.在月球上以初速度v0竖直上抛一个物体，经过时间t落回抛出点，已知月球的半径为R，试求月球的质量。二、天体的密度 例5.设某行星的公转轨道半径为r，周期为T，中心天体半径为R，求中心天体的密度。例6.上题中，当该天体绕中心天体表面运动时，其轨道半径r近似等于中心天体半径R，则中心天体密度近似为多少？例7.一艘宇宙飞船沿着围绕未知天体表面的圆形轨道飞行，航天员只用一块秒表能测出的物理量有（ ）A.飞船的线速度 B. 飞船的角速度 C.未知天体的质量 D. 未知天体的密度课 后 巩 固 案用火箭把宇航员送到月球上，如果他已知月球的半径，那么他用一个弹簧测力计和一个已知质量的砝码，能否测出月球的质

12、量？应该怎样测定？课 题§6.5 宇宙航行（第1 课时）总第17课时制作人审核人物理组时间课 前 预 习 案1.人类第一位宇航员是 ，第一位登上月球的宇航员是 ，中国第一位宇航员是 。2.对第二宇宙速度、第三宇宙速度的理解：课 中 探 究 案一、第一宇宙速度1定义：2. 意义：是人造卫星的最 发射速度；是人造卫星的最 环绕速度。例1.已知地球的质量为M，半径为R，万有引力常量为G，求第一宇宙速度。例2.已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R，求第一宇宙速度。例3.月球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的1/6，月球半径是地球半径的3/11求地球的第一宇宙速度是月球第一宇宙速度的多

13、少倍？例4假设地球的质量不变，而地球的半径增大到原来的半径的2倍那么从地球发射人造卫星的第一宇宙速度的大小应为原来的多少倍？二、卫星的运行规律1. 运行轨道：可分为三种：赤道轨道、极地轨道、一般轨道。轨道圆心（或椭圆焦点）必须与地心重合。2卫星运行的向心加速度、线速度、角速度和周期例5人造地球卫星绕地球作匀速圆周运动，其轨道半径为R，线速度为v，周期为T，要使卫星周期变成2T，可能的办法是（ ）AR不变，使线速度变为v/2 Bv不变，使轨道半径变为2RC轨道半径变为 D速度、轨道半径都加倍例6火星有两颗卫星，分别是火卫一和火卫二，它们的轨道近似为圆，已知火卫一的周期为7小时39分，火卫二的周期

14、为30小时18分，则两颗卫星相比（ ）A火卫一距火星表面较近； B火卫二的角速度较大C火卫一的运动速度较大； D火卫二的向心加速度较大课 后 巩 固 案1从1999年至2005年，在五年多的时间内，我国已成功发射了六艘“神舟”号宇宙飞船，并实现中国两次载人航天飞行，标志着我国载人航天事业取得了新进展若飞船在绕地球的轨道上作匀速圆周运动，则运行速度v的大小( )Av7.9km/sBv7.9km/sC7.9km/sv11.2km/s Dv11.2km/s课 题§6.5 宇宙航行（第2课时）总第18课时制作人审核人物理组时间课 中 探 究 案三、同步卫星同步卫星是指与地球的自转周期 的卫星

15、，它必须在赤道的 ，运行的方向与地球自传方向 ，卫星的高度为 ，线速度大小为 。为了防止同步卫星之间的相互干扰，目前的科学技术要求两个同步卫星之间与地球连线的夹角不小于三度，故在同步卫星轨道上的卫星数量为120颗。这一轨道也被称为卫星的“黄金圈”例1.已知地球同步卫星的运行周期为T，求它离地面的高度和线速度。例2关于地球同步卫星下面说法正确的是（ ）A它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同的数值 B它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的C它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的数值D它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的例3.在地球 (看

16、作质量均匀分布的球体)上空有许多同步卫星,下面说法中正确的是 A. 它们的质量可能不同 B. 它们的速度可能不同 C. 它们的向心加速度可能不同 D. 它们离地心的距离可能不同例4.地球半径为R，距地心高为处有一颗同步卫星，另一个星球半径为3R，距该星球球心高度为处也有一颗同步卫星，它的周期为72h，则该星球的平均密度与地球的平均密度比值为（ ） A B C D四、同步卫星的发射与变轨发射地球同步卫星，一般按照下列步骤进行：第一步：发射到近地轨道：先将卫星发射至距地面高度为h1的圆形近地轨道上。第二步：进入椭圆轨道：在卫星经过A点时点火，速度变 ，做 运动，由于地球的引力而完成椭圆运动， A、

17、 B两点分别是椭圆轨道的 点和 点。 第三步：进入同步轨道：当卫星沿椭圆轨道到达B点时（远地点B在同步轨道上），喷气发动机再次点火工作，使所需向心力刚好等于 ，卫星就会进入且稳定在 轨道上。例5宇宙飞船C和轨道空间站B在同一轨道上运动，若飞船想与前面的空间站对接，飞船为了追上轨道空间站，可采取的方法是 (     )A飞船加速直到追上B飞船从原轨道减速至一个较低轨道，再加速追上空间站，完成对接C飞船加速至一个较高轨道再减速追上空间站，完成对接D无论飞船采取何种措施，均不能与空间站对接课 后 巩 固 案1关于地球同步卫星，下列说法中正确的是（ &

18、#160;   ） A它的速度小于7.9km/s B它的速度大于7.9km/s C它的周期是24h,且轨道平面与赤道平面重合D每一个地球同步卫星离开地面的高度是一样的2. 如图，地球赤道上的山丘e，近地资源卫星p和同步通信卫星q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动。设e、p、q的圆周运动速率分别为v1、v2、v3，向心加速度分别为a1、a2、a3，则（ ）Av1>v2>v3 Bv1<v2<v3 Ca1>a2>a3 Da1<a3<a2课 题§6.5 宇宙航行（第3 课时）总第19课时制作人审核人物理组时间课 中 探 究 案五、双星模型宇宙中两颗相距较近的天体均为“双星”，它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，而不至因为万有引力的作用而吸引到一起。设两者的质量分别为m1 和m2，两者相距L， 例1求双星的轨道半径之比、线速度