高一物理万有引力定律及其应用课件.ppt

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1、第3章　万有引力定律及其应用第二节　万有引力定律的应用第三节　飞向太空核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练课前自主学案第三节　飞向太空课标定位课标定位学习目标：1.会利用万有引力定律计算天体的质量．2．理解人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系．3．能利用人造卫星的运行规律分析、计算有关问题并能区分人造卫星的发射速度和环绕速度．4．知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度．重点难点：利用万有引力定律，求天体的质量、密度、运动周期和运动速度．课前自主学案一、计算天体的质量(以地球为例讨论)1．基本思路月球绕地球做匀速圆周运

2、动的向心力是由它们之间的____________提供的，由此可列方程，从中求得地球的质量．万有引力3．如果已知卫星绕行星(或行星绕中心天体)运动的________和卫星与行星(或行星与中心天体)之间的_________，也可以算出行星(或中心天体)的质量．周期距离思考感悟：1．根据月球绕地球做圆周运动的观测数据，应用万有引力定律求出的天体质量是地球的还是月球的？提示：求出的是地球的质量，因为利用F万＝F引只能求出中心天体的质量．二、理论的威力：预测未知天体历史上天文学家曾经根据万有引力定律计算太阳系中天王星的运动轨道，由于计算值与

3、实际情况有较大偏差，促使天文学家经过进一步的研究先后发现了海王星和冥王星．这两颗星的发现进一步证明了万有引力定律的正确性，而且也显示了万有引力定律对天文学研究的重大意义．2．宇宙速度(1)第一宇宙速度：v1＝____________，这是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，也叫_________速度．7.9km/s环绕(2)第二宇宙速度：v2＝_________，当人造卫星的发射速度大于或等于这一速度时，卫星就会挣脱___________的束缚，不再绕地球运动，所以第二宇宙速度也叫_______速度．(3)第三

4、宇宙速度：v3＝__________，人造卫星要想摆脱太阳引力的束缚，飞出太阳系，其发射速度至少要达到这一速度，所以第三宇宙速度又叫________速度．11.2km/s地球引力脱离16.7km/s逃逸思考感悟：2．发射一个火星探测器，那么这个探测器大体以多大的速度从地面上发射？提示：发射速度应介于第二宇宙速度和第三宇宙速度之间，即11.2km/s

5、代火箭的研究(1)近代火箭的研究从19世纪开始．(2)俄国科学家齐奥尔斯基作出了重要贡献：研究了火箭运动的原理和液体火箭推进及喷射的理论，提出了用液体火箭对未来太空飞行的设想及多级火箭和惯性导航的概念．3．多级火箭多级火箭是用几个火箭连接而成的火箭组合，一般用三级，如图3－2－1所示．火箭起飞时，第一级火箭的发动机“点火”，推动各级火箭一起前进，当这一级的燃料燃尽后，第二级火箭开始工作，自动脱掉第一级火箭的外壳；第二级火箭在第一级火箭基础上进一步加速，以此类推，最终达到所需要的速度．图3－2－14．探索宇宙奥秘的先锋——空间探测器

6、深空探测既是人类认识宇宙的需要，又是人类为了开发宇宙资源，扩大自身生存环境的需要．因此，世界上的科技大国都投入巨资进行研究，使得深空探测水平和载人航天技术成为衡量一个国家发展水平的标志．核心要点突破特别提醒：(1)在用万有引力等于向心力列式求天体的质量时，只能求出中心天体的质量，这种方法不仅适用于地球，也适用于其他天体质量的计算．即时应用(即时突破，小试牛刀)1．(双选)(2011年天津高一检测)已知下面的哪组数据，可以算出地球的质量M(引力常数G为已知)()A．月球绕地球运动的周期T1及月球到地球中心的距离R1B．地球绕太阳运行

7、的周期T2及地球到太阳中心的距离R2C．人造卫星在地面附近的运行速度v3和运行周期T3D．地球绕太阳运行的速度v4及地球到太阳中心的距离R4二、对人造卫星的理解1．人造卫星的轨道在地球上空绕地球运行的人造地球卫星所受的力是地球对它的万有引力．在中学阶段，我们主要研究绕地球做匀速圆周运动的卫星．图3－2－2卫星绕地球做匀速圆周运动时由地球对它的万有引力提供向心力，地球对卫星的万有引力指向地心，而做匀速圆周运动的物体的向心力时刻指向它做圆周运动的圆心．因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，而这样的轨道有多种，其中比较特殊的有

8、与赤道共面的赤道轨道和通过两极点上空的极地轨道．当然也应存在着与赤道平面成某一角度的圆轨道，只要圆心在地心，就可能是卫星绕地球运行的圆轨道．如图3－2－2所示．但由于人造地球卫星发射过程中要克服地球引力做功，增大势能，所以将卫星发射到离地球越远的轨