§6.4《萬有引力理論的成就》導學案

#§ 《萬有引力理論的成就》導學案編寫人：桂陽一中高一物理組寄語：學習當中也需要激情和信念科學真是迷人TOC\o"1-5"\h\z如果 ^的影響，地面上質量為 的物體受到重力等于 _即_由此得地球的質量表達式為 。已知X? 則地球的質量約為 。計算天體的質量()計算太陽的質量：將 _的運動近似看作勻速圓周運動，向心力由 提供，其牛頓第二定律方程是 。由此得太陽的質量為 。()測量天體質量的主要方法是 。發(fā)現(xiàn)未知天體海王星是在年月 日發(fā)現(xiàn)的，發(fā)現(xiàn)過程是：發(fā)現(xiàn) 的實際運動軌道與的軌道總有一些偏差，根據(jù)觀察到的偏差數(shù)據(jù)和萬有引力定律計算出,并預測可能出現(xiàn)的時刻和位置；在預測的時間去觀察預測的位置。海王星和冥王星發(fā)現(xiàn)的重要意義 。萬有引力定律應用圖表項目內容說明或提示研究天體運動的應用公式MmG =m32r=m也=m4^2r二m（2兀n）2rr2 r T2研究天體運動時，太陽系中的八大行星及其衛(wèi)星的運動都可以看作勻速圓周運動--它們做勻速圓周運動的向心力就是它們受到的萬有引力.測天體質量或天體密度P4兀2r3GT2①天體質量=M4兀2r3/GT2 3兀r3「二徐^的 V 4兀R3/3 GT2R3②天體密度：p= = =3兀=?丁人士=、, E - GT2若衛(wèi)星在天體表面運仃，則=R而有：P=把衛(wèi)星的運動看成勻速圓周運動.通過測出天體的衛(wèi)星的環(huán)繞周期、軌道半徑，則可推算出天體的質量及天體的密度.特別是衛(wèi)星在天體表面環(huán)繞時，只要測出其環(huán)繞周期，就可以測出天體的密度.研究天體表面物體重力的應用公式Mm—GR2MmG月例如對月球表面物體的“重力”’：月=GR2 ,月這里忽略了地球對月球表面物體的萬有引力.其余天體上的物體的“重力”照此類推.①已知月軌=地，可求出：月軌=X- /②已知月J8月J 可求出：月= =地可見，地球在月球軌道處產生的重力加速度遠小于月球對其表面物體產生的重力加速度.所以在月球上，地球對物體的萬有引力可以忽略，而只考慮月球對物體的萬有引力作用.練習、高空遙感探測衛(wèi)星在距地球表面高為處繞地球轉動，如果地球質量為M地球半徑為人造衛(wèi)星質量為，萬有引力常量為G試求：C）人造衛(wèi)星的線速度多大？C）人造衛(wèi)星繞地球轉動的周期是多少?（）人造衛(wèi)星的向心加速度多大？檢測卡（級）若地球繞太陽公轉周期及公轉軌道半徑分別為和R月球繞地球公轉周期和公轉軌道（級）半徑分別為和，則太陽質量與地球質量之比日地為（）R3T2 R213 R2T3 ? ? TOC\o"1-5"\h\zr312 r2T3 r213（級）若已知行星繞太陽公轉的半徑為，公轉的周期為T萬有引力常量為G則由此可求出.行星的質量 .太陽的質量.行星的密度 .太陽的密度（級）地球表面的平均重力加速度為，地球半徑為R萬有引力常量為G用上述物理量估算出來的地球平均密度是（ ）3g 3g g gA麗 ?B4RG .RG .DRG2（級）由于地球的自轉，下列說法中正確的是（ ）A物體所需向心力隨其所在位置的緯度的增大而減小.物體所需的向4力就等于地球對它的引力物體所需的向4力就等于物體所受的重力.物體所需的向心力由物體本身質量決定，與其它因素無關§《宇宙航行》導學案編寫人：周到審核：高一物理組寄語：潛能是一個成大事者的重鎊炸彈?！緦W習目標】.解人造衛(wèi)星的有關知識。知道三個宇宙速度的含義，會推導第一宇宙速度。通過實例，了解人類對太空的探索過程?！緦W習重點】第一宇宙速度的推導，了解第二、第三宇宙速度?！緦W習難點】運行速率與軌道半徑之間的關系。【學習過程】牛頓在思考萬有引力定律時就曾經想過，從高山上水平拋出的物體速度一次比一次大時，落點就一次比一次遠。如果速度足夠大，物體就不再落回地面，它將繞地球運動，這就是人造地球衛(wèi)星的雛形。那么這個速度需要多大呢？學習本節(jié)內容之后便可以解決上述問題。一、宇宙速度平拋物體的速度逐漸增大，物體的落地點如何變化？速度達到一定值后，物體能否落回地面？若不能，此速度必須滿足什么條件？若此速度在增大，又會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？牛頓的設想（）牛頓對人造衛(wèi)星原理的描繪設想在高山上有一門大炮，水平發(fā)射炮彈，初速度越大，水平射程就越大，可以想象當初速度足夠大時，這顆炮彈將不會落到地面，將和月球一樣成為地球的一顆衛(wèi)星。（）人造衛(wèi)星繞地球運行的動力學原因人造衛(wèi)星在繞地球運行時，只受到作用，人造衛(wèi)星作圓周運動的向心力由 提供。（）人造衛(wèi)星的運行速度設地球質量為M衛(wèi)星質量為，軌道半徑為，由于萬有引力提供向心力，則人造衛(wèi)星的運行速度應該是多大？

角速度和周期與軌道半徑的關系呢？可見：高軌道上運行的衛(wèi)星，角速度，周期。注意：高軌道上運行的衛(wèi)星速度小，是否發(fā)射也容易呢？這就需要看衛(wèi)星的發(fā)射速度，而不是運行速度。宇宙速度()第一宇宙速度問題：牛頓實驗中，炮彈至少要以多大的速度發(fā)射，才能在地面附近繞地球做勻速圓周運動？地球半徑為 0結論：如果發(fā)射速度小于，炮彈將落到地面，而不能成為一顆衛(wèi)星；發(fā)射速度等于，它將在地面附近作勻速圓周運動；要發(fā)射一顆半徑大于地球半徑的人造衛(wèi)星，發(fā)射速度必須大于?？梢姡蚋哕壍腊l(fā)射衛(wèi)星比向低軌道發(fā)射衛(wèi)星要困難。意義：第一宇宙速度是人造衛(wèi)星在地面附近環(huán)繞地球作勻速圓周運動所必須具有的速度，所以也稱為速度。()第二宇宙速度：大小。意義：使衛(wèi)星掙脫地球的束縛，成為繞太陽運行的人造行星的最小發(fā)射速度，也稱為速度。注意：發(fā)射速度大于，而小于，衛(wèi)星繞地球運動的軌跡為橢圓；等于或大于時，衛(wèi)星就會脫離地球的引力，不再繞地球運行。()第三宇宙速度大小。意義：使衛(wèi)星掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度，也稱為速度。注意：發(fā)射速度大于,而小于，衛(wèi)星繞太陽作橢圓運動，成為一顆人造行星。如果發(fā)射速度大于等于，衛(wèi)星將掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的空間。同步衛(wèi)星()什么叫同步衛(wèi)星？()同步衛(wèi)星具有幾個特點？檢測卡(級)關于第一宇宙速度，下列說法中正確的是( )、它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度、它是人造地球衛(wèi)星在近地圓形軌道上的運行速度、它是能使衛(wèi)星