第3课时 万有引力定律 人造卫星

1、第第3 3课时万有引力定律人造卫星课时万有引力定律人造卫星 知识梳理知识梳理考点透析考点透析知识梳理知识梳理 教材导引教材导引 以题扣点以题扣点教材导读教材导读1.1.卡文迪许把他自己的实验说成是可以卡文迪许把他自己的实验说成是可以“称量地球的质量称量地球的质量”. .教教材中是怎样推导公式材中是怎样推导公式, ,能让卡文迪许来称量地球质量的能让卡文迪许来称量地球质量的? ?2.2.牛顿曾想过牛顿曾想过, ,把物体从高山上水平抛出把物体从高山上水平抛出, ,如果速度足够大如果速度足够大, ,物物体就不再落回地面体就不再落回地面, ,它将绕地球运动它将绕地球运动, ,成为人造地球卫星成为人造地球

2、卫星. .阅读阅读教材教材, ,你怎样帮牛顿把这个速度求出来你怎样帮牛顿把这个速度求出来? ?基础提点基础提点知识点一知识点一万有引力定律万有引力定律1.1.内容内容: :自然界中任何两个物体都相互吸引自然界中任何两个物体都相互吸引, ,引力的方向在它们引力的方向在它们的连线上的连线上, ,引力的大小与物体的质量引力的大小与物体的质量m m1 1和和m m2 2的乘积成的乘积成 、与、与它们之间距离它们之间距离r r的二次方成的二次方成 . .正比正比反比反比3.3.适用条件适用条件(1)(1)公式适用于公式适用于 间的相互作用间的相互作用. .当两个物体间的距离远远大当两个物体间的距离远远大

3、于物体本身的大小时于物体本身的大小时, ,物体可视为质点物体可视为质点. .(2)(2)质量分布均匀的球体可视为质点质量分布均匀的球体可视为质点,r,r是是 的距离的距离. .质点质点两球心间两球心间C C解析解析: :万有引力公式虽然是牛顿由天体的运动规律得出的万有引力公式虽然是牛顿由天体的运动规律得出的, ,但牛顿又将但牛顿又将它推广到了宇宙中的任何物体它推广到了宇宙中的任何物体, ,适用于计算任何两个质点间的引力适用于计算任何两个质点间的引力. .当当两个物体间的距离趋近于两个物体间的距离趋近于0 0时时, ,两个物体就不能视为质点了两个物体就不能视为质点了, ,万有引力万有引力公式不再

4、适用公式不再适用. .两物体间的万有引力也符合牛顿第三定律两物体间的万有引力也符合牛顿第三定律. .公式中引力公式中引力常量常量G G的值是卡文迪许在实验室里用实验测定的的值是卡文迪许在实验室里用实验测定的, ,而不是人为规定的而不是人为规定的. .故选项故选项C C正确正确. .宇宙速度宇宙速度知识点二知识点二(1)(1)第一宇宙速度第一宇宙速度: :人造地球卫星在人造地球卫星在 环绕地球做匀速环绕地球做匀速圆周运动时具有的速度圆周运动时具有的速度, ,其大小为其大小为v v1 1= = km/s.km/s.1.1.环绕速度环绕速度( (第一宇宙速度第一宇宙速度) ) 地面附近地面附近7.9

5、7.9(3)(3)第一宇宙速度既是发射卫星的第一宇宙速度既是发射卫星的 发射速度发射速度, ,也是卫星也是卫星绕地球运行的绕地球运行的 环绕速度环绕速度. .2.2.第二宇宙速度第二宇宙速度( (脱离速度脱离速度):):使物体挣脱使物体挣脱 引力束缚的引力束缚的最小发射速度最小发射速度, ,其大小为其大小为v v2 2= = km/s.km/s.3.3.第三宇宙速度第三宇宙速度( (逃逸速度逃逸速度):):使物体挣脱使物体挣脱 引力束缚的引力束缚的最小发射速度最小发射速度, ,其大小为其大小为v v3 3= = km/s.km/s.最小最小最大最大地球地球11.211.2太阳太阳16.716.

6、7【试练【试练2 2】 关于地球的第一宇宙速度关于地球的第一宇宙速度, ,下列表述正确的是下列表述正确的是( ( ) )A.A.第一宇宙速度又叫环绕速度第一宇宙速度又叫环绕速度B.B.第一宇宙速度又叫脱离速度第一宇宙速度又叫脱离速度C.C.第一宇宙速度跟地球的质量无关第一宇宙速度跟地球的质量无关D.D.第一宇宙速度跟地球的半径无关第一宇宙速度跟地球的半径无关A A人造地球卫星人造地球卫星知识点三知识点三1.1.人类发射的绕地球运行的所有航天器均可称为人造地球卫星人类发射的绕地球运行的所有航天器均可称为人造地球卫星, ,它们的轨道平面一定通过地球它们的轨道平面一定通过地球 . .2.2.极地卫星

7、和近地卫星极地卫星和近地卫星(1)(1)极地卫星运行时每圈都经过极地卫星运行时每圈都经过 , ,极地卫星可以实现极地卫星可以实现全球覆盖全球覆盖. .(2)(2)近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星星, ,其运行的轨道半径可近似认为等于其运行的轨道半径可近似认为等于 的半径的半径. .球心球心南北两极南北两极地球地球3.3.地球同步卫星地球同步卫星(1)(1)轨道平面一定轨道平面一定: :轨道平面和轨道平面和 平面重合平面重合. .(2)(2)周期一定周期一定: :与地球与地球 周期相同周期相同, ,即即T=24 h=8 640

8、0 s.T=24 h=8 6400 s.(3)(3)高度一定高度一定: :离地面高度离地面高度h=r-R6R(Rh=r-R6R(R为地球半径为地球半径).).(4)(4)绕行方向一定绕行方向一定: :与地球与地球 的方向一致的方向一致. .赤道赤道自转自转自转自转A A 经典时空观和相对论时空观经典时空观和相对论时空观知识点四知识点四1.1.经典时空观经典时空观(1)(1)在经典力学中在经典力学中, ,物体的质量是不随物体的质量是不随 而改变的而改变的. .(2)(2)在经典力学中在经典力学中, ,同一物理过程发生的位移和对应时间的测量同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中

9、是结果在不同的参考系中是 的的. .运动状态运动状态相同相同增大增大 (2)(2)在狭义相对论中在狭义相对论中, ,同一物理过程发生的位移和对应时间的同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是测量结果在不同的参考系中是 的的. .3.3.狭义相对论的两条基本假设狭义相对论的两条基本假设(1)(1)相对性原理相对性原理: :在不同的惯性参考系中在不同的惯性参考系中, ,一切物理规律都是一切物理规律都是 的的. .(2)(2)光速不变原理光速不变原理: :不管在哪个惯性系中不管在哪个惯性系中, ,测得的真空中的光测得的真空中的光速都是速都是 的的. .不同不同不同不同不变不变CD

10、CD 考点透析考点透析 突破重难突破重难 课堂探究课堂探究天体质量和密度的估算天体质量和密度的估算考点一考点一3.3.注意注意(1)(1)天体质量估算中常有隐含条件天体质量估算中常有隐含条件, ,如地球的自转周期为如地球的自转周期为24 h,24 h,公转周期为公转周期为365365天天, ,月球绕地球公转周期约月球绕地球公转周期约2727天等天等. .(2)(2)注意黄金代换式注意黄金代换式GM=gRGM=gR2 2的应用的应用. .D D思路探究思路探究: : (1)“ (1)“嫦娥一号嫦娥一号”为何能绕月球转动为何能绕月球转动? ?答案答案:“:“嫦娥一号嫦娥一号”接近月球时月球对它的引

11、力满足了接近月球时月球对它的引力满足了“嫦嫦娥一号娥一号”绕月球运行的需要绕月球运行的需要. .(2)“(2)“嫦娥一号嫦娥一号”绕月球转动的轨道半径是多少绕月球转动的轨道半径是多少? ?答案答案: :月球半径与距月球表面高度之和月球半径与距月球表面高度之和. .误区警示误区警示 估算天体质量或密度的关键点估算天体质量或密度的关键点(1)(1)利用万有引力提供天体做圆周运动的向心力估算天体质利用万有引力提供天体做圆周运动的向心力估算天体质量时量时, ,估算的只是中心天体的质量而非环绕天体的质量估算的只是中心天体的质量而非环绕天体的质量. .B B 卫星运行参量的分析与计算卫星运行参量的分析与计

12、算考点二考点二2.2.赤道上的物体、近地卫星、同步卫星之间的关系比较赤道上的物体、近地卫星、同步卫星之间的关系比较见附表见附表BCBC 思路探究思路探究: : (1)a (1)a物体做圆周运动的向心加速度是什么力产生的物体做圆周运动的向心加速度是什么力产生的? ?答案答案: :地球对物体的万有引力和地面支持力的合力产生的地球对物体的万有引力和地面支持力的合力产生的. .(2)b(2)b、c c运动的线速度应由哪个关系式确定运动的线速度应由哪个关系式确定? ?C C 卫星变轨问题分析卫星变轨问题分析考点三考点三BDBD 思路探究思路探究: : “神舟十号神舟十号”加速后将做什么运动加速后将做什么

13、运动? ?答案答案:“:“神舟十号神舟十号”加速后加速后, ,由于万有引力小于所需的向心力由于万有引力小于所需的向心力, ,将做离心运动将做离心运动. .BCBC 双星问题双星问题考点四考点四 B B 思路探究思路探究: : (1)(1)双星系统具有怎样的运动情形双星系统具有怎样的运动情形? ?答案答案: :一般双星系统远离其他天体可认为所受外力为零一般双星系统远离其他天体可认为所受外力为零, ,它们它们会在其间的万有引力作用下绕它们连线上的某点做匀速圆周会在其间的万有引力作用下绕它们连线上的某点做匀速圆周运动运动. .(2)(2)一般双星的质量不同一般双星的质量不同, ,它们所需向心力、运行周期相同吗它们所需向心力、运行周期相同吗? ?答案答案: :向心力、运行周期一定相同向心力、运行周期一定相同. .误区警示误区警示 处理双星问题的易错点处理双星问题的易错点(1)(1)不能区分