高中物理 第六章 万有引力与航天学案 新人教版.doc

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1、第六章万有引力与航天学习内容第1讲万有引力定律与天体运动学习目标考点1．开普勒行星运动定律（定量计算不作要求）考点2．万有引力定律及其应用（地球表面附近，重力近似等于万有引力）学习重点万有引力定律及其应用学习难点万有引力定律及其应用学法指导1．深刻理解和掌握万有引力，掌握解决天体运动问题的基本方法2．构建物理模型灵活解决新情景下的天体运动问题导学过程自主空间一、先学后教自学质疑1、开普勒行星运动定律第一定律：；第二定律：；第三定律：，即：。2、万有引力定律（1）开普勒对行星运动规律的描述（开普勒定律）为

2、万有引力定律的发现奠定了基础。（2）万有引力定律公式：（3）万有引力定律适用于一切物体，但用公式计算时，注意有一定的适用条件。3、万有引力定律在天文学上的应用。(1)基本方法：①把天体的运动看成运动，其所需向心力由万有引力提供：（方程）②在忽略天体自转影响时，天体表面的重力加速度：。（方程）(2)天体质量，密度的估算。测出环绕天体作匀速圆周运动的半径r，周期为T，由（方程）得被环绕天体的质量为M=（写出表达式），密度为=（表达式），R为被环绕天体的半径。当环绕天体(或者卫星、航天飞机等)在中心天体的表面

3、运行时，可看作r≈R，则密度为=（写出表达式）。二、合作探究交流展示9用心爱心专心考点1：开普勒行星运动定律的应用例1．1990年4月25日，科学家将哈勃天文望远镜送上距地球表面约600km的高空，使得人类对宇宙中星体的观测与研究有了极大的进展．假设哈勃望远镜沿圆轨道绕地球运行．已知地球半径为6.4×106m，利用地球同步卫星与地球表面的距离为3.6×107m这一事实可得到哈勃望远镜绕地球运行的周期．以下数据中，最接近其运行周期的是（）A．0.6小时　B．1.6小时　C．4.0小时　D．24小时【分析与

4、解】【变式训练1】宇宙飞船围绕太阳在近似圆形的轨道上运动，若轨道半径是地球轨道半径的9倍，则宇宙飞船绕太阳运行的周期是：（）A．3年B．9年C．27年D．81年考点2：万有引力定律及其应用例2．英国《新科学家（NewScientist）》杂志评选出了2008年度世界8项科学之最，在XTEJ1650-500双星系统中发现的最小黑洞位列其中，若某黑洞的半径约45km，质量和半径的关系满足（其中为光速，为引力常量），则该黑洞表面重力加速度的数量级为（）A．B．C．D．【分析与解】【变式训练2】在讨论地球潮汐成

5、因时，地球绕太阳运行轨道与月球绕地球运行轨道可视为圆轨道。已知太阳质量约为月球质量的倍，地球绕太阳运行的轨道半径约为月球绕地球运行的轨道半径的400倍。关于太阳和月球对地球上相同质量海水的引力，以下说法正确的是（）A．太阳引力远大于月球引力B．太阳引力与月球引力相差不大C．月球对不同区域海水的吸引力大小相等D．月球对不同区域海水的吸引力大小有差异考点3：中心天体的质量、密度估算例3．天文学家新发现了太阳系外的一颗行星。这颗行星的体积是地球的4.7倍，质量是是地球的25倍。已知某一近地卫星绕地球运动的周期

6、约为1.4小时，引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2,，由此估算该行星的平均密度为（）A.1.8×103kg/m3B.5.6×103kg/m3C.1.1×104kg/m3D.2.9×104kg/m3【分析与解】9用心爱心专心【变式训练3】1789年英国著名物理学家卡文迪许首先估算出了地球的平均密度．根据你所学过的知识，估算出地球密度的大小最接近（地球半径R=6400km，万有引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2）（）A．5.5×103kg/m3B．5.5×104kg/m3C．7.

7、5×103kg/m3D．7.5×104kg/m3考点4：天体运动中的双星问题例4．11.如图所示，质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速周运动，星球A和B两者中心之间距离为L。已知A、B的中心和O三点始终共线，A和B分别在O的两侧。引力常数为G。（1）求两星球做圆周运动的周期；（2）在地月系统中，若忽略其它星球的影响，可以将月球和地球看成上述星球A和B，月球绕其轨道中心运行为的周期记为T1。但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行周期T2。已知地球和月球的

8、质量分别为5.98×1024kg和7.35×1022kg。求T2与T1两者平方之比。（结果保留3位小数）【分析与解】【变式训练4】月球与地球质量之比约为1：80，有研究者认为月球和地球可视为一个由两质点构成的双星系统，他们都围绕月球连线上某点O做匀速圆周运动。据此观点，可知月球与地球绕O点运动的线速度大小之比约为（）A．1：6400B.1:80C.80:1D:6400:1三、迁移运用当堂达标1．牛顿以天体之间普遍存在着引力为依据，运用严密的