第四課時-萬有引力定律及應(yīng)用課件

第四課時萬有引力定律及應(yīng)用

第一關(guān):基礎(chǔ)關(guān)展望高考

第四課時萬有引力定律及應(yīng)用

第一關(guān):基礎(chǔ)關(guān)展望高考基礎(chǔ)知識一? 萬有引力定律知識講解1.內(nèi)容:自然界中任何兩個物體都是相互吸引的,引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比,與它們距離的二次方成反比.基礎(chǔ)知識2.公式

式中r表示兩質(zhì)點間的距離,m1、m2表示兩質(zhì)點的質(zhì)量,G表示引力常量,

G=6.67×10-11N\5m2/kg2.2.公式

式中r表示兩質(zhì)點間的距離,m1、m2表示兩質(zhì)3.適用條件①萬有引力公式適用于兩質(zhì)點間的引力大小的計算.②對于可視為質(zhì)點的物體間的引力的求解也可以利用萬有引力公式,如兩物體間距離遠大于物體本身大小時,物體可看做質(zhì)點;均勻球體可視為質(zhì)量集中于球心的質(zhì)點.③當(dāng)研究物體不能看成質(zhì)點時,可以把物體假想分割成無數(shù)個質(zhì)點,求出兩個物體上每個質(zhì)點與另一個物體上所有質(zhì)點的萬有引力,然后求合力.例如將物體放在地球的球心時,由于物體各方面受到相互對稱的萬有引力,故合外力為零.3.適用條件活學(xué)活用1.如圖所示,兩球的半徑分別是r1和r2,而球的質(zhì)量分布均勻,大小分別是m1和m2,則兩球間的萬有引力大小為()活學(xué)活用第四課時--萬有引力定律及應(yīng)用ppt課件解析:萬有引力定律中,兩個物體間的距離r,對于相距很遠可以看成質(zhì)點的物體是兩個質(zhì)點的距離;如果不能看成質(zhì)點但兩物體是球體而且質(zhì)量分布均勻,r是兩球心之間的距離.因此:

答案:D解析:萬有引力定律中,兩個物體間的距離r,對于相距很遠可以看二? 三個宇宙速度知識講解1.第一宇宙速度:要想發(fā)射人造衛(wèi)星,必須具有足夠的速度,發(fā)射人造衛(wèi)星最小的發(fā)射速度稱為第一宇宙速度,v=7.9km/s.但卻是繞地球做勻速圓周運動的各種衛(wèi)星中的最大環(huán)繞速度.二? 三個宇宙速度2.第二宇宙速度:當(dāng)人造衛(wèi)星進入地面附近的軌道速度大于7.9km/s時,它繞地球運行的軌跡就不再是圓形,而是橢圓形.當(dāng)衛(wèi)星的速度等于或大于11.2km/s時,衛(wèi)星就會脫離地球的引力不再繞地球運行,成為繞太陽運行的人造行星或飛到其他行星上去,我們把11.2km/s稱為第二宇宙速度,也稱脫離速度.2.第二宇宙速度:3.第三宇宙速度:當(dāng)物體的速度等于或大于16.7km/s時,物體將掙脫太陽引力的束縛,飛到太陽系以外的宇宙空間中去,我們把16.7km/s稱為第三宇宙速度,也稱逃逸速度.3.第三宇宙速度:活學(xué)活用活學(xué)活用2.我國將要發(fā)射一顆繞月球運行的探月衛(wèi)星“嫦娥一號”.設(shè)該衛(wèi)星的軌道是圓形的,且貼近月球表面.已知月球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的 月球的半徑約為地球半徑的,地球上的第一宇宙速度約為7.9km/s,則該探月衛(wèi)星繞月運行的速度約為()

A.0.4km/s B.1.8km/s

C.11km/s D.36km/s2.我國將要發(fā)射一顆繞月球運行的探月衛(wèi)星“嫦娥一號”.設(shè)該衛(wèi)答案:B答案:B三? 近地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星知識講解1.近地衛(wèi)星所謂近地衛(wèi)星,是指衛(wèi)星的運行軌道半徑等于地球的半徑,衛(wèi)星做勻速圓周運動的向心力由萬有引力提供.它的運行速度為第一宇宙速度,也是衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度.三? 近地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星2.地球同步衛(wèi)星的六個一定①位置一定(必須位于地球赤道的上空)地球同步衛(wèi)星繞地球旋轉(zhuǎn)的軌道平面一定,與地球的赤道面重合.如圖所示,假設(shè)同步衛(wèi)星的軌道平面與赤道平面不重合,同步衛(wèi)星由于受到地球指向地心的萬有引力F的作用,繞地軸做圓周運動,F的一個分力F1提供向心力,而另一個分力F2將使同步衛(wèi)星不斷地移向赤道面,最終直至與赤道面重合為止(此時萬有引力F全部提供向心力),不可能定點在我國某地的正上方.2.地球同步衛(wèi)星的六個一定第四課時--萬有引力定律及應(yīng)用ppt課件②周期(T)一定a.同步衛(wèi)星的運行方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致.b.同步衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同,T=24h.②周期(T)一定第四課時--萬有引力定律及應(yīng)用ppt課件⑤距離地球表面的高度(h)一定

由于萬有引力提供向心力,則在ω一定的條件下,同步衛(wèi)星的高度不具有任意性,而是唯一確定的.根據(jù)⑤距離地球表面的高度(h)一定

由于萬有引力提供向心力,則在⑥環(huán)繞速率一定

在軌道半徑一定的條件下,同步衛(wèi)星的環(huán)繞速率也一定,且為⑥環(huán)繞速率一定

在軌道半徑一定的條件下,同步衛(wèi)星的環(huán)繞速率也活學(xué)活用3.用m表示地球同步通信衛(wèi)星的質(zhì)量?h表示衛(wèi)星離地面的高度?M表示地球的質(zhì)量?R0表示地球的半徑?g0表示地球表面處的重力加速度?T0表示地球自轉(zhuǎn)的周期?ω0表示地球自轉(zhuǎn)的角速度,則地球同步通信衛(wèi)星的線速度v為()活學(xué)活用第四課時--萬有引力定律及應(yīng)用ppt課件解析:設(shè)地球同步衛(wèi)星離地心的高度為r,則r=R0+h

所以線速度:v=ωr=ω0(R0+h)

同步衛(wèi)星做圓周運動由萬有引力提供向心力:答案:ABCD解析:設(shè)地球同步衛(wèi)星離地心的高度為r,則r=R0+h

所以線第二關(guān):技法關(guān)解讀高考解題技法第二關(guān):技法關(guān)解讀高考一? 萬有引力定律的應(yīng)用技法講解應(yīng)用萬有引力定律分析天體運動的基本方法:在地球上,通常物體的質(zhì)量都較小,所以通常物體之間的萬有引力很小,分析地球上物體的受力情況時,一般都不考慮物體之間的萬有引力(重力除外).一? 萬有引力定律的應(yīng)用但天體的質(zhì)量很大,所以天體之間的萬有引力很大,實際上,正是天體之間的萬有引力決定了天體的運動規(guī)律.中學(xué)階段我們處理天體問題,有兩個基本出發(fā)點:(1)把天體的運動看作是勻速圓周運動;(2)萬有引力提供天體做勻速圓周運動的向心力.然后,利用牛頓第二定律把這兩點聯(lián)系起來.所以牛頓第二定律是分析天體運動的基本規(guī)律,即:但天體的質(zhì)量很大,所以天體之間的萬有引力很大,實際上,正是天1.求天體質(zhì)量

通過觀測衛(wèi)星繞天體做勻速圓周運動的周期T?半徑r,由牛頓運動定律得:1.求天體質(zhì)量

通過觀測衛(wèi)星繞天體做勻速圓周運動的周期T?半第四課時--萬有引力定律及應(yīng)用ppt課件典例剖析典例剖析【例1】某行星運行一晝夜時間T=6h,若彈簧秤在其“赤道”上比“兩極”處測同一物體重力時,讀數(shù)小10%.(1)則該行星的密度為多大?(2)設(shè)想該行星自轉(zhuǎn)角速度加快到某一值時,在“赤道”上的物體會“飄”起來,這時該行星的自轉(zhuǎn)周期是多少?【例1】某行星運行一晝夜時間T=6h,若彈簧秤在其“赤第四課時--萬有引力定律及應(yīng)用ppt課件[答案](1)3.1×103kg/m3(2)1.9h[答案](1)3.1×103kg/m3(2)1.二? 同步衛(wèi)星問題技法講解地球同步衛(wèi)星,是相對于地面靜止的?和地球自轉(zhuǎn)同步的衛(wèi)星,其周期T=24h,同步衛(wèi)星必須位于赤道的正上方,距離地面高度是一定的,為h=3.6×104km處.二? 同步衛(wèi)星問題1.高度的求法

設(shè)地球質(zhì)量為M,地球半徑為R=6.4×106m,衛(wèi)星質(zhì)量為m,根據(jù)牛頓第二定律有:

又GM=R2g

以上兩式聯(lián)立解得:

R+h=\sqrt[3]{\frac{R^2T^2g}{4\pi^2}}=4.2×107m.1.高度的求法

設(shè)地球質(zhì)量為M,地球半徑為R=6.4×106同步衛(wèi)星距地面的高度為:

h=(4.2×107-6.4×106)m=3.56×107m.

或根據(jù)

將各已知量代入求出同步衛(wèi)星的高度h.同步衛(wèi)星距地面的高度為:

h=(4.2×107-6.4×102.同步衛(wèi)星與其他衛(wèi)星的區(qū)別所有衛(wèi)星的軌道平面都通過地球球心.同步衛(wèi)星的軌道半徑?運行周期?運行速率都是確定的;一般衛(wèi)星的軌道半徑?運行周期?運行速率是可以變化的,但運行速率的最大值不能超過7.9km/s,最小周期不能小于85min.2.同步衛(wèi)星與其他衛(wèi)星的區(qū)別典例剖析典例剖析【例2】地球同步衛(wèi)星到地心的距離r可由r3

求出,已知式中a的單位是m,b的單位是s,c的單位是m/s2,則()

①a是地球半徑,b是地球自轉(zhuǎn)角速度,c是地球表面處的重力加速度

②a是地球半徑,b是同步衛(wèi)星繞地心運動的周期,c是同步衛(wèi)星的加速度

【例2】地球同步衛(wèi)星到地心的距離r可由r3

求出,已③a是赤道周長,b是地球自轉(zhuǎn)周期,c是同步衛(wèi)星的加速度

④a是地球半徑,b是同步衛(wèi)星繞地心運動的周期,c是地球表面處的重力加速度

A.①② B.①③

C.④D.③④③a是赤道周長,b是地球自轉(zhuǎn)周期,c是同步衛(wèi)星的加速度

④a[答案]C[答案]C三? 估算問題技法講解1.物理估算,一般是依據(jù)一定的物理概念和規(guī)律,運用物理方法和近似計算方法,對分析物理量的數(shù)值或取值范圍進行大致的推算.2.物理估算是一種重要方法,有的物理問題,在符合精確度的前提下,可以用近似的方法簡捷處理;有的物理問題,由于本身條件的特殊性,不需要也不可能進行精確計算.在這種情況下,估算就成為一種既符合科學(xué)又有實用價值的特殊方法.三? 估算問題3.有一些天體方面的估算題,常需要利用一些隱含條件或生活中的物理常識,應(yīng)有意識地加以利用.如在地球表面的物體受到的萬有引力近似等于重力;地球表面附近重力加速度g=9.8m/s2,地球自轉(zhuǎn)周期T=24h,公轉(zhuǎn)周期T′=365天,月球繞地球自轉(zhuǎn)周期約為30天等.3.有一些天體方面的估算題,常需要利用一些隱含條件或生活中的典例剖析典例剖析【例3】已知地球的半徑為R0=6.4×106m,又知月亮繞地球的運動可以近似看做勻速圓周運動,則可以估算出月球到地心的距離為多少?(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)【例3】已知地球的半徑為R0=6.4×106m,又知月

[解析]月球到地心的距離就是月球的軌道半徑.已知月球繞地球運動的周期為T=30天,設(shè)地球?月亮的質(zhì)量分別為M?m,軌道半徑為r,則有

聯(lián)立上面兩式代入數(shù)據(jù)得

r=4.0×108m.

[答案]4.0×108m[解析]月球到地心的距離就是月球的軌道半徑.已知月球繞第三關(guān):訓(xùn)練關(guān)笑對高考隨堂·訓(xùn)練第三關(guān):訓(xùn)練關(guān)笑對高考1.2008年9月25日21時10分,載著翟志剛?劉伯明?景海鵬三位宇航員的“神舟七號”飛船在中國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功,9月27日翟志剛成功實施了太空行走.已知“神舟七號”飛船在離地球表面h高處的軌道上做周期為T的勻速圓周運動,地球的半徑為R,萬有引力常量為G.下列說法不正確的是()1.2008年9月25日21時10分,載著翟志剛?劉伯明?景第四課時--萬有引力定律及應(yīng)用ppt課件答案:A答案:A2.我國未來將建立月球基地,并在繞月軌道上建造空間站.如圖所示,關(guān)閉動力的航天飛機在月球引力作用下向月球靠近,并將與空間站在B處對接,已知空間站繞月軌道半徑為r,周期為T,萬有引力常量為G,下列說法中不正確的是()2.我國未來將建立月球基地,并在繞月軌道上建造空間站.如圖所A.圖中航天飛機正在加速飛向B處B.航天飛機在B處由橢圓軌道進入空間站軌道必須點火減速C.根據(jù)題中條件可以算出月球質(zhì)量D.根據(jù)題中條件可以算出空間站受到月球引力的大小答案:DA.圖中航天飛機正在加速飛向B處3.如圖所示,a是靜止在地球赤道上的物體,b?c是兩顆人造地球衛(wèi)星,其中c是地球的同步衛(wèi)星,a?b?c在同一平面內(nèi)沿不同的軌道繞地心做勻速圓周運動,三者繞行方向相同(為圖中順時針方向),已知Rb<Rc.若在某一時刻,它們正好運行到同一條直線上,如圖所示,那么再經(jīng)過6小時,a?b?c的位置可能是下圖中的()3.如圖所示,a是靜止在地球赤道上的物體,b?c是兩顆人造地A.①② B.②③C.③④ D.①④A.①② B.②③解析:物體a和同步衛(wèi)星c的運行周期均為24h,衛(wèi)星b的運行周期介于84min和24h之間.經(jīng)過6h,三者仍可能在同一直線上,也可能不在同一直線上,但c始終處在a的正上方,故選項D正確.答案:D解析:物體a和同步衛(wèi)星c的運行周期均為24h,衛(wèi)星b的運行4.土星周圍有許多大小不等的巖石顆粒,其繞土星的運動可視為圓周運動.其中有兩個巖石顆粒A和B與土星中心的距離分別為rA=8.0×104km和rB=1.2×105km.忽略所有巖石顆粒間的相互作用.(結(jié)果可用根式表示)(1)求巖石顆粒A和B的線速度之比.(2)求巖石顆粒A和B的周期之比.4.土星周圍有許多大小不等的巖石顆粒,其繞土星的運動可視為圓

(3)土星探測器上有一物體,在地球上重為10N,推算出它在距土星中心3.2×105km處受到土星的引力為0.38N.已知地球半徑為6.4×103km,請估算土星質(zhì)量是地球質(zhì)量的多少倍.(3)土星探測器上有