《万有引力与航天》PPT课件

东平明湖中学武同宝自我练习答案：1.CD2.B3.BD4.ABD课标要求：1、理解万有引力定律的内容和公式。2、掌握万有引力定律的适用条件。3、了解万有引力的“三性”，即：①普遍性②相互性③宏观性4、掌握对天体运动的分析。复习重点万有引力定律在天体运动问题中的应用教学难点宇宙速度、人造卫星的运动知识网络知识回顾：1、开普勒行星运动定律第一定律：轨道定律第二定律：面积定律第三定律：周期定律第三定律：比值_____=k是一个与有关的常量.2、万有引力定律万有引力定律公式：适用条件:23Ta2rMmGF物体可以看成质点中心天体3、万有引力定律在天文学上的应用。⑴基本方法：①把天体的运动看成匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供：②在天体表面附近，万有引力近似等于重力。(黄金代换)rTmrmrvmrMmG222224mgRMmG22gRGM4、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___________得被环绕天体的质量为，密度为在天体的表面运行时，r＝R，则=rTmrMmG22242324GTrM3233RGTr23GT5、线速度，角速度、周期、向心加速度与半径的关系。①由____得____∴r越大,v越②由____得_____∴r越大,越③由____得______∴r越大,T越④由____得______∴r越大,an越综上，在这四个量中，当半径增大时，只有增大nmarMmG222MmvGmrrGMvr22MmGmrr3GMr2224MmGmrrT234rTGM大小小小2rMmGanT一.处理天体运动的基本思路(1)“天上一条龙”：万有引力提供向心力2Mma=mmFGr222v2＝=mr=mrrT一条龙：（2）“地上有黄金”：万有引力近似等于重力2GMgR黄代换：＝金（3）有用的结论：332T=2.GMGMGMrMvaGrrr，，，例题1．(2011年高考山东理综)甲、乙为两颗地球卫星，其中甲为地球同步卫星，乙的运行高度低于甲的运行高度，两卫星轨道均可视为圆轨道．以下判断正确的是()A．甲的周期大于乙的周期B．乙的速度大于第一宇宙速度C．甲的加速度小于乙的加速度D．甲在运行时能经过北极的正上方AC练习1.火星有两颗卫星，分别是火卫一和火卫二，它们的轨道近似为圆，已知火卫一的周期为7小时39分，火卫二的周期为30小时18分，则两颗卫星相比（）A．火卫一距火星表面近B．火卫二的角速度大C．火卫一的运动速度大D．火卫二的向心加速度大AC二变轨问题思考：人造卫星在低轨道上运行，要想让他在同步卫星轨道（高轨道）上运行，应采取什么措施？·变轨运行分析①当v增大时，所需向心力mv2r增大，即万有引力不足以提供向心力，卫星将做离心运动，脱离原来的圆轨道，轨道半径变大，但卫星一旦进入新的轨道运行，由v＝GMr知其运行速度要减小．②当卫星的速度突然减小时，向心力mv2r减小，即万有引力大于卫星所需的向心力，因此卫星将做向心运动，同样会脱离原来的圆轨道，轨道半径变小，进入新轨道运行时由v＝GMr知运行速度将增大．(卫星的发射和回收就是利用了这一原理)．例题2(2010年高考江苏卷改编)2009年5月，航天飞机将对哈勃空间望远镜进行维修，在A点从椭圆轨道Ⅱ进入圆形轨道Ⅰ，B为轨道Ⅱ上的一点，如图所示．关于航天飞机的运动，下列说法中正确的是()A．在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度B．在轨道Ⅱ上经过A的速度等于在轨道Ⅰ上经过A的速度C．在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期D．在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度AC练习2：如图所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运动的3颗卫星，下列说法正确的是()A．b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度B．b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度C．c加速可追上同一轨道上的b，b减速可等候同一轨道上的cD．a卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将增大AD三.处理双星问题的方法在天体运动中，将两颗彼此相距较近的行星称为双星.万有引力提供向心力，做匀速圆周运动，具有以下三个特点：1.向心力由它们之间的万有引力提供，故F1=F2.2.由于两颗行星之间的距离总是恒定不变的，所以两颗行星相等时间内转过的角度相同，即ω1＝ω2，T1=T2.3.由于圆心在两颗行星的连线上，所以r1+r2=L.例题3：两个星球组成双星，它们在相互之间的万有引力作用下绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动．现测得两星中心的距离为L，其运动周期为T，求两星的总质量．设两颗恒星的质量分别为m1、m2，做圆周运动的半径分别为r1、r2，周期分别为T1、T2，根据题意有T1＝T2①r1＋r2＝L②G221Lmm＝m1224Tr1③G221Lmm＝m2224Tr2④联立以上各式解得r1＝⑤联立③⑤式解得m1＋m2＝2324GTL212mmLm根据万有引力定律和牛顿定律，有四.万有引力定律与抛体运动相结合的问题例4、如图4－4－3，一宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上的A点，沿水平方向以初速度v0抛出一个小球，测得经时间t落到斜坡上另一点B，斜坡的倾角为α，已知该星球半径为R，求：(1)该星球表面的重力加速度；(2)该星球的第一宇宙速度．图4－4－3Lhx设平抛运动的位移为L，把位移分解为竖直方向和水平方向，2'21sintgLtvL0costvgtan20'tRvRgRGMvtan20'②①①②由得反思领悟:本题属于万有引力与平抛运动相结合的题目，应抓住问题的切入点：平抛小球的加速度就是该星球表面的重力加速度，类似问题还可以结合竖直上抛，自由落体等。小结:应用的基本思路与方法1、天体运动的向心力来源于天体之间的万有引力，即222MmvGmrr=2mrw=2、是地球对物体的万有引力近似等于物体的重力，即2MmGmgR=2GMgR=rTm24巩固练习：练习1．“发现”号宇宙飞船曾成功地与环绕地球的国际空间站对接，那么在对接前，飞船为了追上轨道空间站，可以采取的措施是()．A．只能在低轨道上加速B．只能在高轨道上加速C．只能在空间站运行轨道上加速D．不论什么轨道，只要加速就行A2.两颗人造卫星绕地球作匀速圆周运动，周期之比为TA∶TB=1∶8，则轨道半径之比和运动速度之比分别为()A．RA∶RB=4∶1B．RA∶RB=1∶4C．VA∶VB=1∶2D．VA∶VB=2∶1BD3．利用下列哪组数据，可以计算出地球质量：（）A．已知地球半径和地面重力加速度B．已知卫星绕地球作匀速圆周运动的轨道半径和周期C．已知月球绕地球作匀速圆周运动的周期和月球质量D．已知同步卫星离地面高度和地球自转周期AB祝同学们