第3課時 萬有引力定律 人造衛(wèi)星

1、第第3 3課時萬有引力定律人造衛(wèi)星課時萬有引力定律人造衛(wèi)星 知識梳理知識梳理考點(diǎn)透析考點(diǎn)透析知識梳理知識梳理 教材導(dǎo)引教材導(dǎo)引 以題扣點(diǎn)以題扣點(diǎn)教材導(dǎo)讀教材導(dǎo)讀1.1.卡文迪許把他自己的實(shí)驗(yàn)說成是可以卡文迪許把他自己的實(shí)驗(yàn)說成是可以“稱量地球的質(zhì)量稱量地球的質(zhì)量”. .教教材中是怎樣推導(dǎo)公式材中是怎樣推導(dǎo)公式, ,能讓卡文迪許來稱量地球質(zhì)量的能讓卡文迪許來稱量地球質(zhì)量的? ?2.2.牛頓曾想過牛頓曾想過, ,把物體從高山上水平拋出把物體從高山上水平拋出, ,如果速度足夠大如果速度足夠大, ,物物體就不再落回地面體就不再落回地面, ,它將繞地球運(yùn)動它將繞地球運(yùn)動, ,成為人造地球衛(wèi)星成為人造地球

2、衛(wèi)星. .閱讀閱讀教材教材, ,你怎樣幫牛頓把這個速度求出來你怎樣幫牛頓把這個速度求出來? ?基礎(chǔ)提點(diǎn)基礎(chǔ)提點(diǎn)知識點(diǎn)一知識點(diǎn)一萬有引力定律萬有引力定律1.1.內(nèi)容內(nèi)容: :自然界中任何兩個物體都相互吸引自然界中任何兩個物體都相互吸引, ,引力的方向在它們引力的方向在它們的連線上的連線上, ,引力的大小與物體的質(zhì)量引力的大小與物體的質(zhì)量m m1 1和和m m2 2的乘積成的乘積成 、與、與它們之間距離它們之間距離r r的二次方成的二次方成 . .正比正比反比反比3.3.適用條件適用條件(1)(1)公式適用于公式適用于 間的相互作用間的相互作用. .當(dāng)兩個物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大當(dāng)兩個物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大

3、于物體本身的大小時于物體本身的大小時, ,物體可視為質(zhì)點(diǎn)物體可視為質(zhì)點(diǎn). .(2)(2)質(zhì)量分布均勻的球體可視為質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量分布均勻的球體可視為質(zhì)點(diǎn),r,r是是 的距離的距離. .質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)兩球心間兩球心間C C解析解析: :萬有引力公式雖然是牛頓由天體的運(yùn)動規(guī)律得出的萬有引力公式雖然是牛頓由天體的運(yùn)動規(guī)律得出的, ,但牛頓又將但牛頓又將它推廣到了宇宙中的任何物體它推廣到了宇宙中的任何物體, ,適用于計算任何兩個質(zhì)點(diǎn)間的引力適用于計算任何兩個質(zhì)點(diǎn)間的引力. .當(dāng)當(dāng)兩個物體間的距離趨近于兩個物體間的距離趨近于0 0時時, ,兩個物體就不能視為質(zhì)點(diǎn)了兩個物體就不能視為質(zhì)點(diǎn)了, ,萬有引力萬有引力公式不再

4、適用公式不再適用. .兩物體間的萬有引力也符合牛頓第三定律兩物體間的萬有引力也符合牛頓第三定律. .公式中引力公式中引力常量常量G G的值是卡文迪許在實(shí)驗(yàn)室里用實(shí)驗(yàn)測定的的值是卡文迪許在實(shí)驗(yàn)室里用實(shí)驗(yàn)測定的, ,而不是人為規(guī)定的而不是人為規(guī)定的. .故選項(xiàng)故選項(xiàng)C C正確正確. .宇宙速度宇宙速度知識點(diǎn)二知識點(diǎn)二(1)(1)第一宇宙速度第一宇宙速度: :人造地球衛(wèi)星在人造地球衛(wèi)星在 環(huán)繞地球做勻速環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動時具有的速度圓周運(yùn)動時具有的速度, ,其大小為其大小為v v1 1= = km/s.km/s.1.1.環(huán)繞速度環(huán)繞速度( (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)第一宇宙速度既是發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度既是發(fā)射衛(wèi)星的 發(fā)射速度發(fā)射速度, ,也是衛(wèi)星也是衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的繞地球運(yùn)行的 環(huán)繞速度環(huán)繞速度. .2.2.第二宇宙速度第二宇宙速度( (脫離速度脫離速度):):使物體掙脫使物體掙脫 引力束縛的引力束縛的最小發(fā)射速度最小發(fā)射速度, ,其大小為其大小為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):):使物體掙脫使物體掙脫 引力束縛的引力束縛的最小發(fā)射速度最小發(fā)射速度, ,其大小為其大小為v v3 3= = km/s.km/s.最小最小最大最大地球地球11.211.2太陽太陽16.716.

6、7【試練【試練2 2】 關(guān)于地球的第一宇宙速度關(guān)于地球的第一宇宙速度, ,下列表述正確的是下列表述正確的是( ( ) )A.A.第一宇宙速度又叫環(huán)繞速度第一宇宙速度又叫環(huán)繞速度B.B.第一宇宙速度又叫脫離速度第一宇宙速度又叫脫離速度C.C.第一宇宙速度跟地球的質(zhì)量無關(guān)第一宇宙速度跟地球的質(zhì)量無關(guān)D.D.第一宇宙速度跟地球的半徑無關(guān)第一宇宙速度跟地球的半徑無關(guān)A A人造地球衛(wèi)星人造地球衛(wèi)星知識點(diǎn)三知識點(diǎn)三1.1.人類發(fā)射的繞地球運(yùn)行的所有航天器均可稱為人造地球衛(wèi)星人類發(fā)射的繞地球運(yùn)行的所有航天器均可稱為人造地球衛(wèi)星, ,它們的軌道平面一定通過地球它們的軌道平面一定通過地球 . .2.2.極地衛(wèi)星

7、和近地衛(wèi)星極地衛(wèi)星和近地衛(wèi)星(1)(1)極地衛(wèi)星運(yùn)行時每圈都經(jīng)過極地衛(wèi)星運(yùn)行時每圈都經(jīng)過 , ,極地衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)極地衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)全球覆蓋全球覆蓋. .(2)(2)近地衛(wèi)星是在地球表面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動的衛(wèi)近地衛(wèi)星是在地球表面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動的衛(wèi)星星, ,其運(yùn)行的軌道半徑可近似認(rèn)為等于其運(yùn)行的軌道半徑可近似認(rèn)為等于 的半徑的半徑. .球心球心南北兩極南北兩極地球地球3.3.地球同步衛(wèi)星地球同步衛(wèi)星(1)(1)軌道平面一定軌道平面一定: :軌道平面和軌道平面和 平面重合平面重合. .(2)(2)周期一定周期一定: :與地球與地球 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: :離地面高度離地面高度h=r-R6R(Rh=r-R6R(R為地球半徑為地球半徑).).(4)(4)繞行方向一定繞行方向一定: :與地球與地球 的方向一致的方向一致. .赤道赤道自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)A A 經(jīng)典時空觀和相對論時空觀經(jīng)典時空觀和相對論時空觀知識點(diǎn)四知識點(diǎn)四1.1.經(jīng)典時空觀經(jīng)典時空觀(1)(1)在經(jīng)典力學(xué)中在經(jīng)典力學(xué)中, ,物體的質(zhì)量是不隨物體的質(zhì)量是不隨 而改變的而改變的. .(2)(2)在經(jīng)典力學(xué)中在經(jīng)典力學(xué)中, ,同一物理過程發(fā)生的位移和對應(yīng)時間的測量同一物理過程發(fā)生的位移和對應(yīng)時間的測量結(jié)果在不同的參考系中

9、是結(jié)果在不同的參考系中是 的的. .運(yùn)動狀態(tài)運(yùn)動狀態(tài)相同相同增大增大 (2)(2)在狹義相對論中在狹義相對論中, ,同一物理過程發(fā)生的位移和對應(yīng)時間的同一物理過程發(fā)生的位移和對應(yīng)時間的測量結(jié)果在不同的參考系中是測量結(jié)果在不同的參考系中是 的的. .3.3.狹義相對論的兩條基本假設(shè)狹義相對論的兩條基本假設(shè)(1)(1)相對性原理相對性原理: :在不同的慣性參考系中在不同的慣性參考系中, ,一切物理規(guī)律都是一切物理規(guī)律都是 的的. .(2)(2)光速不變原理光速不變原理: :不管在哪個慣性系中不管在哪個慣性系中, ,測得的真空中的光測得的真空中的光速都是速都是 的的. .不同不同不同不同不變不變CD

10、CD 考點(diǎn)透析考點(diǎn)透析 突破重難突破重難 課堂探究課堂探究天體質(zhì)量和密度的估算天體質(zhì)量和密度的估算考點(diǎn)一考點(diǎn)一3.3.注意注意(1)(1)天體質(zhì)量估算中常有隱含條件天體質(zhì)量估算中常有隱含條件, ,如地球的自轉(zhuǎn)周期為如地球的自轉(zhuǎn)周期為24 h,24 h,公轉(zhuǎn)周期為公轉(zhuǎn)周期為365365天天, ,月球繞地球公轉(zhuǎn)周期約月球繞地球公轉(zhuǎn)周期約2727天等天等. .(2)(2)注意黃金代換式注意黃金代換式GM=gRGM=gR2 2的應(yīng)用的應(yīng)用. .D D思路探究思路探究: : (1)“ (1)“嫦娥一號嫦娥一號”為何能繞月球轉(zhuǎn)動為何能繞月球轉(zhuǎn)動? ?答案答案:“:“嫦娥一號嫦娥一號”接近月球時月球?qū)λ囊?/p>

11、力滿足了接近月球時月球?qū)λ囊M足了“嫦嫦娥一號娥一號”繞月球運(yùn)行的需要繞月球運(yùn)行的需要. .(2)“(2)“嫦娥一號嫦娥一號”繞月球轉(zhuǎn)動的軌道半徑是多少繞月球轉(zhuǎn)動的軌道半徑是多少? ?答案答案: :月球半徑與距月球表面高度之和月球半徑與距月球表面高度之和. .誤區(qū)警示誤區(qū)警示 估算天體質(zhì)量或密度的關(guān)鍵點(diǎn)估算天體質(zhì)量或密度的關(guān)鍵點(diǎn)(1)(1)利用萬有引力提供天體做圓周運(yùn)動的向心力估算天體質(zhì)利用萬有引力提供天體做圓周運(yùn)動的向心力估算天體質(zhì)量時量時, ,估算的只是中心天體的質(zhì)量而非環(huán)繞天體的質(zhì)量估算的只是中心天體的質(zhì)量而非環(huán)繞天體的質(zhì)量. .B B 衛(wèi)星運(yùn)行參量的分析與計算衛(wèi)星運(yùn)行參量的分析與計

12、算考點(diǎn)二考點(diǎn)二2.2.赤道上的物體、近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星之間的關(guān)系比較赤道上的物體、近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星之間的關(guān)系比較見附表見附表BCBC 思路探究思路探究: : (1)a (1)a物體做圓周運(yùn)動的向心加速度是什么力產(chǎn)生的物體做圓周運(yùn)動的向心加速度是什么力產(chǎn)生的? ?答案答案: :地球?qū)ξ矬w的萬有引力和地面支持力的合力產(chǎn)生的地球?qū)ξ矬w的萬有引力和地面支持力的合力產(chǎn)生的. .(2)b(2)b、c c運(yùn)動的線速度應(yīng)由哪個關(guān)系式確定運(yùn)動的線速度應(yīng)由哪個關(guān)系式確定? ?C C 衛(wèi)星變軌問題分析衛(wèi)星變軌問題分析考點(diǎn)三考點(diǎn)三BDBD 思路探究思路探究: : “神舟十號神舟十號”加速后將做什么運(yùn)動加速后將做什么

13、運(yùn)動? ?答案答案:“:“神舟十號神舟十號”加速后加速后, ,由于萬有引力小于所需的向心力由于萬有引力小于所需的向心力, ,將做離心運(yùn)動將做離心運(yùn)動. .BCBC 雙星問題雙星問題考點(diǎn)四考點(diǎn)四 B B 思路探究思路探究: : (1)(1)雙星系統(tǒng)具有怎樣的運(yùn)動情形雙星系統(tǒng)具有怎樣的運(yùn)動情形? ?答案答案: :一般雙星系統(tǒng)遠(yuǎn)離其他天體可認(rèn)為所受外力為零一般雙星系統(tǒng)遠(yuǎn)離其他天體可認(rèn)為所受外力為零, ,它們它們會在其間的萬有引力作用下繞它們連線上的某點(diǎn)做勻速圓周會在其間的萬有引力作用下繞它們連線上的某點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動運(yùn)動. .(2)(2)一般雙星的質(zhì)量不同一般雙星的質(zhì)量不同, ,它們所需向心力、運(yùn)行周期相同嗎它們所需向心力、運(yùn)行周期相同嗎? ?答案答案: :向心力、運(yùn)行周期一定相同向心力、運(yùn)行周期一定相同. .誤區(qū)警示誤區(qū)警示 處理雙星問題的易錯點(diǎn)處理雙星問題的易錯點(diǎn)(1)(1)不能區(qū)分