高中萬有引力定律精選12例題課件

高中萬有引力定律精選12例題課件1一、開普勒三定律：1、開普勒第一定律：所有的行星圍繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點(diǎn)上。3、開普勒第三定律：所有的行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。R3T2=k2、開普勒第二定律：對于每一個行星而言，太陽和行星的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積。一、開普勒三定律：1、開普勒第一定律：所有的行星圍繞太陽運(yùn)動2二、萬有引力定律：（1687年）自然界中任何兩個物體都是相互吸引的;引力的方向在它們的連線上；引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比。表達(dá)式：二、萬有引力定律：（1687年）自然界中任何兩個物體都是相互3（1）任何兩物體間存在萬有引力。（2）r的含義：

a：指質(zhì)點(diǎn)間的距離；b：均勻幾何體指幾何中心間的距離。（3）重力是地球?qū)ξ矬w萬有引力的一個分力。（1）任何兩物體間存在萬有引力。（2）r的含義：b：均勻幾何4說明：a：發(fā)射衛(wèi)星的最小速度。b：近地環(huán)繞速度。（2）第二宇宙速度：V=11.2km/sV=7.9km/s宇宙速度（1）第一宇宙速度（環(huán)繞速度）：（3）第三宇宙速度：V=16.7km/s說明：a：發(fā)射衛(wèi)星的最小速度。b：近地環(huán)繞速度。（2）第二5應(yīng)用萬有引力定律解題：1、地面附近（忽略自傳）：F引=mg2、天體看成圓周運(yùn)動：F引=F向應(yīng)用萬有引力定律解題：1、地面附近（忽略自傳）：F引=mg26黃金代換式：黃金代換式：7abc【案例1】天體的質(zhì)量與密度的估算下列哪一組數(shù)據(jù)能夠估算出地球的質(zhì)量A.月球繞地球運(yùn)行的周期與月地之間的距離B.地球表面的重力加速度與地球的半徑C.繞地球運(yùn)行衛(wèi)星的周期與線速度D.地球表面衛(wèi)星的周期與地球的密度abc【案例1】天體的質(zhì)量與密度的估算8根據(jù)牛頓定律，只能求出中心天體的質(zhì)量，不能解決環(huán)繞天體的質(zhì)量；能夠根據(jù)已知條件和已知的常量，運(yùn)用物理規(guī)律計算物理量，這也是對學(xué)生的基本要求。根據(jù)牛頓定律，只能求出中心天體的質(zhì)量，不能解決環(huán)繞天體的質(zhì)量9【案例2】普通衛(wèi)星的運(yùn)動問題我國自行研制發(fā)射的“風(fēng)云一號”“風(fēng)云二號”氣象衛(wèi)星的運(yùn)行軌道是不同的?！帮L(fēng)云一號”是極地圓形軌道衛(wèi)星，其軌道平面與赤道平面垂直，周期為12h，“風(fēng)云二號”是同步軌道衛(wèi)星，其運(yùn)行軌道就是赤道平面,周期為24h。問：哪顆衛(wèi)星的向心加速度大？哪顆衛(wèi)星的線速度大？若某天上午8點(diǎn)，“風(fēng)云一號”正好通過赤道附近太平洋上一個小島的上空，那么“風(fēng)云一號”下次通過該島上空的時間應(yīng)該是多少？【案例2】普通衛(wèi)星的運(yùn)動問題10由萬有引力定律得：，，，⑴所有運(yùn)動學(xué)量量都是r的函數(shù)。我們應(yīng)該建立函數(shù)的思想。⑵運(yùn)動學(xué)量v、a、ω、f隨著r的增加而減小，只有T隨著r的增加而增加。⑶任何衛(wèi)星的環(huán)繞速度不大于7.9km/s，運(yùn)動周期不小于85min。⑷學(xué)會總結(jié)規(guī)律，靈活運(yùn)用規(guī)律解題也是一種重要的學(xué)習(xí)方法。由萬有引力定律得：，，，11【案例3】同步衛(wèi)星的運(yùn)動下列關(guān)于地球同步衛(wèi)星的說法中正確的是：A、為避免通訊衛(wèi)星在軌道上相撞，應(yīng)使它們運(yùn)行在不同的軌道上B、通訊衛(wèi)星定點(diǎn)在地球赤道上空某處，所有通訊衛(wèi)星的周期都是24hC、不同國家發(fā)射通訊衛(wèi)星的地點(diǎn)不同，這些衛(wèi)星的軌道不一定在同一平面上D、不同通訊衛(wèi)星運(yùn)行的線速度大小是相同的，加速度的大小也是相同的。【案例3】同步衛(wèi)星的運(yùn)動121、通訊衛(wèi)星即地球同步通訊衛(wèi)星，它的特點(diǎn)是：與地球自轉(zhuǎn)周期相同，角速度相同；與地球赤道同平面，在赤道的正上方，高度一定，繞地球做勻速圓周運(yùn)動；線速度、向心加速度大小相同。2、三顆同步衛(wèi)星就能覆蓋地球通訊。1、通訊衛(wèi)星即地球同步通訊衛(wèi)星，它的特點(diǎn)是：與地球自轉(zhuǎn)周期相13【案例4】“雙星”問題天文學(xué)中把兩顆距離比較近，又與其它星體距離比較遠(yuǎn)的星體叫做雙星，雙星的間距是一定的。設(shè)雙星的質(zhì)量分別是m1、m2，星球球心間距為L。問：⑴兩星體各做什么運(yùn)動？⑵兩星的軌道半徑各多大？⑶兩星的速度各多大？【案例4】“雙星”問題14雙星的特點(diǎn)就是距離一定，它們間只存在相互作用的引力，引力又一定，從而加速度大小就是一個定值，這樣的運(yùn)動只能是勻速圓周運(yùn)動。雙星的特點(diǎn)就是距離一定，它們間只存在相互作用的引力，引力又一15【案例5】“兩星”問題如圖是在同一平面不同軌道上運(yùn)行的兩顆人造地球衛(wèi)星。設(shè)它們運(yùn)行的周期分別是T1、T2，(T1＜T2)，且某時刻兩衛(wèi)星相距最近。問：⑴兩衛(wèi)星再次相距最近的時間是多少？⑵兩衛(wèi)星相距最遠(yuǎn)的時間是多少？【案例5】“兩星”問題16【案例6】同步衛(wèi)星的發(fā)射問題發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓形軌道1運(yùn)行，然后點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步圓形軌道3運(yùn)行。設(shè)軌道1、2相切于Q點(diǎn)，軌道2、3相切于P點(diǎn)，則衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時，⑴比較衛(wèi)星經(jīng)過軌道1、2上的Q點(diǎn)的加速度的大??；以及衛(wèi)星經(jīng)過軌道2、3上的P點(diǎn)的加速度的大?、圃O(shè)衛(wèi)星在軌道1、3上的速度大小為v1、v3，在橢圓軌道上Q、P點(diǎn)的速度大小分別是v2、v2/，比較四個速度的大小地球PQv2v1v2/v3123【案例6】同步衛(wèi)星的發(fā)射問題地球PQv2v1v2/v312317衛(wèi)星運(yùn)動的加速度是由地球?qū)πl(wèi)星的引力提供的，所以研究加速度首先應(yīng)考慮牛頓第二定律；衛(wèi)星向外軌道運(yùn)行時，做離心運(yùn)動，半徑增大，速度必須增大，只能做加速運(yùn)動。衛(wèi)星運(yùn)動的加速度是由地球?qū)πl(wèi)星的引力提供的，所以研究加速度首18【案例7】“連續(xù)群”與“衛(wèi)星群”土星的外層有一個環(huán)，為了判斷它是土星的一部分，即土星的“連續(xù)群”，還是土星的“衛(wèi)星群”，可以通過測量環(huán)中各層的線速度v與該層到土星中心的距離R之間的關(guān)系來判斷：若v∝R，則該層是土星的連續(xù)群若v2∝R，則該層是土星的衛(wèi)星群若，則該層是土星的連續(xù)群若，則該層是土星的衛(wèi)星群【案例7】“連續(xù)群”與“衛(wèi)星群”19【案例8】宇宙空間站上的“完全失重”問題假定宇宙空間站繞地球做勻速圓周運(yùn)動，則在空間站上，下列實驗不能做成的是：A、天平稱物體的質(zhì)量B、用彈簧秤測物體的重量C、用測力計測力D、用水銀氣壓計測飛船上密閉倉內(nèi)的氣體壓強(qiáng)【案例8】宇宙空間站上的“完全失重”問題20【案例9】黑洞問題“黑洞”問題是愛因斯坦廣義相對論中預(yù)言的一種特殊的天體。它的密度很大，對周圍的物質(zhì)（包括光子）有極強(qiáng)的吸引力。根據(jù)愛因斯坦理論，光子是有質(zhì)量的，光子到達(dá)黑洞表面時，也將被吸入，最多恰能繞黑洞表面做圓周運(yùn)動。根據(jù)天文觀察，銀河系中心可能有一個黑洞，距離可能黑洞為6.0×1012m遠(yuǎn)的星體正以2.0×106m/s的速度繞它旋轉(zhuǎn)，據(jù)此估算該可能黑洞的最大半徑是多少？（保留一位有效數(shù)字）【案例9】黑洞問題21【案例10】宇宙膨脹問題在研究宇宙發(fā)展演變的理論中，有一種學(xué)說叫做“宇宙膨脹說”，這種學(xué)說認(rèn)為萬有引力常量G在緩慢地減小，根據(jù)這一理論，在很久很久以前，太陽系中地球的公轉(zhuǎn)情況與現(xiàn)在相比較，⑴公轉(zhuǎn)半徑如何變化？⑵公轉(zhuǎn)周期如何變化？⑶公轉(zhuǎn)線速度如何變化？要求寫出必要的推理依據(jù)和推理過程?！景咐?0】宇宙膨脹問題22【案例11】月球開發(fā)問題科學(xué)探測表明，月球上至少存在氧、硅、鋁、鐵等豐富的礦產(chǎn)資源。設(shè)想人類開發(fā)月球，不斷地月球上的礦藏搬運(yùn)到地球上，假定經(jīng)過長時間開采以后，月球和地球仍看做均勻球體，月球仍然在開采前的軌道運(yùn)動，請問：⑴地球與月球的引力怎么變化？⑵月球繞地球運(yùn)動的周期怎么變化？⑶月球繞地球運(yùn)動的速率怎么變化？【案例11】月球開發(fā)問題23【案例12】“宇宙飛船”對接問題地球宇宙飛船要與正在軌道上運(yùn)行的空間站對接。飛船為了追上軌道空間站，應(yīng)采取什么措施？

【案例12】“宇宙飛船”對接問題24高中萬有引力定律精選12例題課件25高中萬有引力定律精選12例題課件26高中萬有引力定律精選12例題課件27一、開普勒三定律：1、開普勒第一定律：所有的行星圍繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點(diǎn)上。3、開普勒第三定律：所有的行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。R3T2=k2、開普勒第二定律：對于每一個行星而言，太陽和行星的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積。一、開普勒三定律：1、開普勒第一定律：所有的行星圍繞太陽運(yùn)動28二、萬有引力定律：（1687年）自然界中任何兩個物體都是相互吸引的;引力的方向在它們的連線上；引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比。表達(dá)式：二、萬有引力定律：（1687年）自然界中任何兩個物體都是相互29（1）任何兩物體間存在萬有引力。（2）r的含義：

a：指質(zhì)點(diǎn)間的距離；b：均勻幾何體指幾何中心間的距離。（3）重力是地球?qū)ξ矬w萬有引力的一個分力。（1）任何兩物體間存在萬有引力。（2）r的含義：b：均勻幾何30說明：a：發(fā)射衛(wèi)星的最小速度。b：近地環(huán)繞速度。（2）第二宇宙速度：V=11.2km/sV=7.9km/s宇宙速度（1）第一宇宙速度（環(huán)繞速度）：（3）第三宇宙速度：V=16.7km/s說明：a：發(fā)射衛(wèi)星的最小速度。b：近地環(huán)繞速度。（2）第二31應(yīng)用萬有引力定律解題：1、地面附近（忽略自傳）：F引=mg2、天體看成圓周運(yùn)動：F引=F向應(yīng)用萬有引力定律解題：1、地面附近（忽略自傳）：F引=mg232黃金代換式：黃金代換式：33abc【案例1】天體的質(zhì)量與密度的估算下列哪一組數(shù)據(jù)能夠估算出地球的質(zhì)量A.月球繞地球運(yùn)行的周期與月地之間的距離B.地球表面的重力加速度與地球的半徑C.繞地球運(yùn)行衛(wèi)星的周期與線速度D.地球表面衛(wèi)星的周期與地球的密度abc【案例1】天體的質(zhì)量與密度的估算34根據(jù)牛頓定律，只能求出中心天體的質(zhì)量，不能解決環(huán)繞天體的質(zhì)量；能夠根據(jù)已知條件和已知的常量，運(yùn)用物理規(guī)律計算物理量，這也是對學(xué)生的基本要求。根據(jù)牛頓定律，只能求出中心天體的質(zhì)量，不能解決環(huán)繞天體的質(zhì)量35【案例2】普通衛(wèi)星的運(yùn)動問題我國自行研制發(fā)射的“風(fēng)云一號”“風(fēng)云二號”氣象衛(wèi)星的運(yùn)行軌道是不同的?！帮L(fēng)云一號”是極地圓形軌道衛(wèi)星，其軌道平面與赤道平面垂直，周期為12h，“風(fēng)云二號”是同步軌道衛(wèi)星，其運(yùn)行軌道就是赤道平面,周期為24h。問：哪顆衛(wèi)星的向心加速度大？哪顆衛(wèi)星的線速度大？若某天上午8點(diǎn)，“風(fēng)云一號”正好通過赤道附近太平洋上一個小島的上空，那么“風(fēng)云一號”下次通過該島上空的時間應(yīng)該是多少？【案例2】普通衛(wèi)星的運(yùn)動問題36由萬有引力定律得：，，，⑴所有運(yùn)動學(xué)量量都是r的函數(shù)。我們應(yīng)該建立函數(shù)的思想。⑵運(yùn)動學(xué)量v、a、ω、f隨著r的增加而減小，只有T隨著r的增加而增加。⑶任何衛(wèi)星的環(huán)繞速度不大于7.9km/s，運(yùn)動周期不小于85min。⑷學(xué)會總結(jié)規(guī)律，靈活運(yùn)用規(guī)律解題也是一種重要的學(xué)習(xí)方法。由萬有引力定律得：，，，37【案例3】同步衛(wèi)星的運(yùn)動下列關(guān)于地球同步衛(wèi)星的說法中正確的是：A、為避免通訊衛(wèi)星在軌道上相撞，應(yīng)使它們運(yùn)行在不同的軌道上B、通訊衛(wèi)星定點(diǎn)在地球赤道上空某處，所有通訊衛(wèi)星的周期都是24hC、不同國家發(fā)射通訊衛(wèi)星的地點(diǎn)不同，這些衛(wèi)星的軌道不一定在同一平面上D、不同通訊衛(wèi)星運(yùn)行的線速度大小是相同的，加速度的大小也是相同的?！景咐?】同步衛(wèi)星的運(yùn)動381、通訊衛(wèi)星即地球同步通訊衛(wèi)星，它的特點(diǎn)是：與地球自轉(zhuǎn)周期相同，角速度相同；與地球赤道同平面，在赤道的正上方，高度一定，繞地球做勻速圓周運(yùn)動；線速度、向心加速度大小相同。2、三顆同步衛(wèi)星就能覆蓋地球通訊。1、通訊衛(wèi)星即地球同步通訊衛(wèi)星，它的特點(diǎn)是：與地球自轉(zhuǎn)周期相39【案例4】“雙星”問題天文學(xué)中把兩顆距離比較近，又與其它星體距離比較遠(yuǎn)的星體叫做雙星，雙星的間距是一定的。設(shè)雙星的質(zhì)量分別是m1、m2，星球球心間距為L。問：⑴兩星體各做什么運(yùn)動？⑵兩星的軌道半徑各多大？⑶兩星的速度各多大？【案例4】“雙星”問題40雙星的特點(diǎn)就是距離一定，它們間只存在相互作用的引力，引力又一定，從而加速度大小就是一個定值，這樣的運(yùn)動只能是勻速圓周運(yùn)動。雙星的特點(diǎn)就是距離一定，它們間只存在相互作用的引力，引力又一41【案例5】“兩星”問題如圖是在同一平面不同軌道上運(yùn)行的兩顆人造地球衛(wèi)星。設(shè)它們運(yùn)行的周期分別是T1、T2，(T1＜T2)，且某時刻兩衛(wèi)星相距最近。問：⑴兩衛(wèi)星再次相距最近的時間是多少？⑵兩衛(wèi)星相距最遠(yuǎn)的時間是多少？【案例5】“兩星”問題42【案例6】同步衛(wèi)星的發(fā)射問題發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓形軌道1運(yùn)行，然后點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步圓形軌道3運(yùn)行。設(shè)軌道1、2相切于Q點(diǎn)，軌道2、3相切于P點(diǎn)，則衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時，⑴比較衛(wèi)星經(jīng)過軌道1、2上的Q點(diǎn)的加速度的大??；以及衛(wèi)星經(jīng)過軌道2、3上的P點(diǎn)的加速度的大?、圃O(shè)衛(wèi)星在軌道1、3上的速度大小為v1、v3，在橢圓軌道上Q、P點(diǎn)的速度大小分別是v2、v2/，比較四個速度的大小地球PQv2v1v2/v3123【案例6】同步衛(wèi)星的發(fā)射問題地球PQv2v1v2/v312343衛(wèi)星運(yùn)動的加速度是由地球?qū)πl(wèi)星的引力提供的，所以研究加速度首先應(yīng)考慮牛頓第二定律；衛(wèi)星向外軌道運(yùn)行時，做離心運(yùn)動，半徑增大，速度必須增大，只能做加速運(yùn)動。衛(wèi)星運(yùn)動的加速度是由地球?qū)πl(wèi)星的引力提供的，所以研究加速度首44【案例7】“連續(xù)群”與“衛(wèi)星群”土星的外層有一個環(huán)，為了判斷它是土星的一部分，即土星的“連續(xù)群”，還是土星的“衛(wèi)星群”，可以通過測量環(huán)中各層的線速度v與該層到土星中心的距離R之間的關(guān)系來判斷：若v∝R，則該層是土星的連續(xù)群若v2∝R，則該層是土星的衛(wèi)星群若，則該層是土星的連續(xù)群若，則該層是土星的衛(wèi)星群【案例7】“連續(xù)群”與“衛(wèi)星群”45【案例8】宇宙空間站上的“完全失重”問題假定宇宙空間站繞地球做勻速圓周運(yùn)動，則在空間站上，下列實驗不能做成的是：A、天平稱物體的質(zhì)量B、用彈簧秤測物體的重量C、用測力計測力D、用水銀氣壓計測飛船上密閉倉