高一物理必修二万有引力定律与航天复习省公开课一等奖全国示范课微课金奖课件

万有引力定律与航天内容提要一、万有引力定律１．内容２．定律建立过程３．万有引力与重力二、万有引力定律应用１．基本方程和黄金代换２．天体质量与密度３．卫星运行规律４．宇宙速度和围绕速度区分及变轨５．比较近地卫星、同时卫星、赤道上物体６．飞船中超重与失重第1页一、万有引力定律FF

’rm1m2２．定律建立过程开普勒定律牛顿运动定律(天体之间引力)卡文迪许扭称试验同时测出G万有引力定律地球对物体引力满足一样平方反比规律月—地检验?１．ｒ为质点间距离，

或质量分布均匀球体中心之间距离第2页３．万有引力与重力故两极处g

最大,赤道处g

最小﹡⑴

地球对地球表面上物体万有引力有重力mg物体随地球自转所需向心力F向两个效果例：在赤道处故黄金代换其实是近似但要注意重力加速度随高度增加而减小（）

⑵

研究卫星时,不论考不考虑地球自转,均取：万有引力＝重力第3页二、万有引力定律应用１．基本方程和黄金代换圆周运动卫星（或行星）只受万有引力，故：F万=ma向

⑵黄金代换：即(用来代换未知M

)２．天体质量与密度（G

已知）⑴已知g、R

,由黄金替换求M

⑵如图，已知r、T，由1.之③式求MrMm⑶如图，求天体密度,还需知道R⑷若某行星近地卫星为T,

虽不知道R

,不能求M

,却可求出ρ①②③⑴基本方程常有以下几个表述：注:字母题答案必须用已知条件表示第4页３．卫星运行规律不存在⑴若卫星作圆周运动,则圆心为地心,轨道如图：(开三定律)(等于重力加速度)注意区分近地与高空由上还可看出：已知G

M

,则在中,只知其一,便知其余,但若m未知,仍不能知道F⑵主要结论:注:除以上结论外,别忘了运动学公式…利用第5页４．宇宙速度和围绕速度区分以及变轨ⅠⅡvⅠvⅡv0如图,v0：发射速度.三个宇宙速度均是发射速度

⑴

v0=7.9km/s,

恰作圆周运动,

v0=vⅠ.即:最小发射速度=最大围绕速度⑶

v0≥11.2km/s,摆脱地球引力束缚⑷

v0≥16.7km/s,逃出太阳系

vⅠ、vⅡ：围绕速度.指卫星作圆周运动速度,半径越大,围绕速度越小⑵

v0＞7.9km/s,

作椭圆运动,若需要在远地点高度上作圆周运动,则可在远地点上利用火箭瞬间加速变轨而实现.但vⅡ＜vⅠ

第6页Rr５．比较近地卫星、同时卫星与赤道上随地球自转物体T2=24hv2=3km/sa2=0.22m/s2v1=7.9km/sa1=g=9.8m/s2T1=84minT3=24hv3=0.46km/sa3=0.034m/s2rGMv=QRrvv=\212221Rraa=\2rMGa=Q近地卫星同时卫星⑵

同时卫星处于赤道平面⑴

赤道上物体基本方程：向maFRMmGN=-2即F万=

F向,故不成立注:Rraa=32Rrvv=\32rvw=Qra2w=Q同时卫星赤道物体\第7页

⑴体验卫星周期与空间思维⑵

双星问题⑶

海王星、冥王星发觉（了解史实）⑷经典力学不足７．补充６．飞船中超重与失重(牛二应用)⑴

凡含有向上加速度物体:

FN(或FT)-m=ma

故:FN(或FT)＞m

超重⑵

凡含有向下加速度物体:

m-FN(或FT)=ma

故:FN(或FT)＜m

失重超、失重均与该高度时重力相比较,注意重力随高度增加而减小:注：⑶

若飞船以该高度处重力加速度运动，

则：m-

FN

=ma=m

故:FN＝０

完全失重第8页侦察卫星在经过地球两极上空圆轨道上运行，它运行轨道距地面高度为h，要使卫星在一天时间内将地面上赤道各处于日照条件下情况全都拍摄下来，卫星在经过赤道上空时，卫星上摄像机最少应拍摄地面上赤道圆周弧长是多少?设地球半径为R，地面处重力加速度为g，地球自转周期为T．<学程评价>p110第9页经长久观察，人们在宇宙中已经发觉了“双星系统”。“双星系统”由两颗相距较近恒星组成，每个恒星线度远小于两个星体之间距离，而且双星系统普通远离其它天体，如图所表示，两颗星球组成双星，在相互之间万有引力作用下，绕连线上o点做周期相同匀速圆