万有引力与航天复习公开课幻灯片.ppt

1、万有引力及应用,潼阳中学：张大伟,1,1开普勒第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是 ，太阳处在椭圆的一个上 2开普勒第二定律：对于每一个行星而言，太阳和行星的在相等的时间内扫过相等的 . 3开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟 的二次方的比值都相等，表达式： .,椭圆,焦点,连线,面积,公转周期,一、开普勒运动定律,考点梳理,2,考点梳理,二、万有引力定律 1内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方 向在它们的连线上，引力的大小跟物体的质量m1和m2的 成正比，与它们之间距离r的 成反比,2公式：F 其中G ， 叫引力常数,6.671011 Nm2/kg2,乘积,二次方

2、,G,3,3适用条件 万有引力定律只适用于 的相互作用,质点或均匀球体,考点梳理,4特殊情况 (1)两质量分布均匀的球体间的相互作用，也可用本定律 来计算，其中r为 (2)一个质量分布均匀的球体和球外一个质点间的万有引力也适用，其中r为 ,两球心间的距离,质点到球心间的距离,4,考点梳理,三、宇宙速度 1第一宇宙速度(环绕速度)：v1 ，是人造地 球卫星的最小 速度，也是人造地球卫星绕地球做圆 周运动的 速度,7.9 km/s,发射,最大,2第二宇宙速度(脱离速度)：v2 ，是使物体 挣脱 引力束缚的最小发射速度,11.2 km/s,地球,3第三宇宙速度(逃逸速度)：v3 ，是使物体 挣脱 引

3、力束缚的最小发射速度,太阳,16.7 km/s,5,四、同步卫星,同步卫星的五个“一定” (1)轨道平面一定：轨道平面与 共面 (2)周期一定：与地球自转周期 ，即T . (3)角速度一定：与地球自转的角速度 ,赤道平面,相同,24 h,相同,考点梳理,6,1.关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是 () A所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动 B所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的 二次方的比值都相等 C离太阳越近的行星运动周期越大 D行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处,答案：B,夯实基础,7,夯实基础,2关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是 () A第一宇宙速度又叫环绕速度

4、 B第一宇宙速度又叫脱离速度 C第一宇宙速度跟地球的质量无关 D第一宇宙速度跟地球的半径无关,答案： A,8,3同步卫星相对地面静止，犹如悬在高空中，下列说法 中不正确的是 () A同步卫星处于平衡状态 B同步卫星的速率是唯一的 C同步卫星加速度大小是唯一的 D各国的同步卫星都在同一圆周上运行,.,答案：A,夯实基础,9,模型一：在星球表面上的物体（忽略自转）,g为星球表面重力加速度, R为地球半径。,忽略地球自转的影响,F万,N,四类模型解题思路,在地面附近万有引力近似等于物体的重力,10,四类模型解题思路,模型二：在星球表面上的物体（考虑自转）,GMm/R2 =mg+ ma 因地球自转角速

5、度很小 =mg+ mw2r 所以 g a=w2r =mg+ mV2/r =(2/T)2r =mg+ m(2/T)2r = V2/r 即：重力加速度向心加速度 在赤道上g=9.78 m/s2 a= 0.034 m/s2,万有引力向量=重力向量+向心力向量,因为同一个物体的W相等，随着纬度的增加r越来越小， 但是万有引力GMm/R2不变，mg越来越大即： 随着纬度的增加，重力加速度g越来越大。 因此在南北极重力加速度最大，在赤道附近较小。,11,模型三: 近地卫星（忽略卫星离地面高度）,具体用哪一个向心力表达式，视题目条件而定。,可以计算出：v=_; =_;T=_,四类模型解题思路,天体运动都可以

6、近似地看成匀速圆周运动，其向心力由万有引力提供，即F引F向,12,四类模型解题思路,模型四: 远地卫星（不能忽略离地高度）,距离地球比较远，距离地球的高度不可以忽略， 卫星距离地心r=R+H GMm/（R+ H）2 = ma = mw2(R+ H) = mV2/(R+ H) = m(2/T)2(R+ H),13,【例1】已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，不考虑地球自转的影响 (1)推导第一宇宙速度v1的表达式； (2)若卫星绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距离地面高度为h，求卫星的运行周期T.,例题精讲,a.研究对象？ b.物理情景？ c.选择什么物理规律?,14,变式1：质量为m的探月

7、航天器在接近月球表面的轨道上飞行，其运动视为匀速圆周运动。已知月球质量为M，月球半径为R，月球表面重力加速度为g，引力常量为G，不考虑月球自转的影响，则航天器的（ ） A线速度 B角速度= C运行周期 D向心加速度,变式训练,【答案】AC,15,【例2】 同步卫星与地心的距离 为r，运行速率为v1，向心加 速度为a1；地球赤道上的物 体随地球自转的向心加速度 为a2，第一宇宙速度为v2， 地球半径为R，则下列比值正确的是 (),例题精讲,答案D,16,变式训练,变式2：我国已发射一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”。设该卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面。已知月球质量是地球质量的1/81，月球半径是地球半径的1/4，地球上的第一宇宙速度为7.9km/s，则该探月卫星绕月运行的速率为（ ） A0.4 km/s B1.8 km/s C11 km/s D36 km/s,17,变式训练,18,小结,一个定律：万有引力定律,四个模型：,模型一：在星球表面上的物体（忽略自转）,模型二：在星球表面上