【精品】-物理粤教版必修2 第三章第二节万有引力定律的应用 课件精品ppt课件.ppt

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1、-2017物理粤教版必修2 第三章第二节万有引力定律的应用 课件学学习习目目标标1.会用万有引力定律会用万有引力定律计计算天体的算天体的质质量量2了了解海王星和冥王星的解海王星和冥王星的发现过发现过程程3理理解人造解人造卫卫星的星的线线速度、角速度和周期等物理量与速度、角速度和周期等物理量与轨轨道半道半径的关系，并能用径的关系，并能用卫卫星星环绕规环绕规律律解决相关解决相关问题问题4知道三个宇宙速度的含知道三个宇宙速度的含义义，会推，会推导导第一宇宙速度第一宇宙速度第三章万有引力定律及其应用第三章万有引力定律及其应用一、一、计计算天体的算天体的质质量量(以地球以地球为为例例讨论讨论)1基本思路

2、基本思路月球月球绕绕地球做匀速地球做匀速圆圆周运周运动动的向心力是由它的向心力是由它们们之之间间的的_提供的提供的,由此可列方程由此可列方程,从中求得地球的从中求得地球的质质量量.万有引力万有引力二、理二、理论论的威力：的威力：预测预测未知天体未知天体历历史上天文学家曾史上天文学家曾经经根据万有引力定律根据万有引力定律计计算太阳系中天王星算太阳系中天王星的运的运动轨动轨道，由于道，由于计计算算值值与与实际实际情况有情况有较较大偏差，促使天文大偏差，促使天文学家学家经过进经过进一步的研究先后一步的研究先后发现发现了了_和冥王星和冥王星这这两两颗颗星的星的发现进发现进一步一步证证明了明了_定律的正

3、确性，定律的正确性，而且也而且也显显示了万有引力定律示了万有引力定律对对天文学研究的重大意天文学研究的重大意义义海王星海王星万有引力万有引力2宇宙速度宇宙速度(1)第一宇宙速度：第一宇宙速度：v1_，这这是人造是人造卫卫星在地面星在地面附近附近绕绕地球做匀速地球做匀速圆圆周运周运动动所必所必须须具有的速度，也叫具有的速度，也叫_速度速度(2)第二宇宙速度：第二宇宙速度：v2_，当人造，当人造卫卫星的星的发发射速射速度大于或等于度大于或等于这这一速度一速度时时，卫卫星就会星就会挣挣脱脱_的束的束缚缚，不再，不再绕绕地球运地球运动动，所以第二宇宙速度也叫，所以第二宇宙速度也叫_速度速度(3)第三宇

4、宙速度：第三宇宙速度：v3_，人造，人造卫卫星要想星要想摆摆脱太脱太阳引力的束阳引力的束缚缚，飞飞出太阳系，其出太阳系，其发发射速度至少要达到射速度至少要达到这这一速一速度，所以第三宇宙速度又叫度，所以第三宇宙速度又叫_速度速度7.9km/s环绕环绕11.2km/s地球引力地球引力脱离脱离16.7km/s逃逸逃逸想一想想一想2.发发射一个火星探射一个火星探测测器，那么器，那么这这个探个探测测器大体以多器大体以多大的速度从地面上大的速度从地面上发发射？射？提示提示：发发射速度射速度应应介于第二宇宙速度和第三宇宙速度之介于第二宇宙速度和第三宇宙速度之间间，即即11.2 km/sv16.7 km/s

5、.天体天体质质量与密度的量与密度的计计算算特特别别提醒：提醒：(1)计计算天体算天体质质量的方法不量的方法不仅仅适用于地球，也适用适用于地球，也适用于其他任何星体注意方法的拓展于其他任何星体注意方法的拓展应应用明确用明确计计算出的是中算出的是中心天体的心天体的质质量量(2)要注意要注意R、r的区分的区分R指中心天体的半径，指中心天体的半径，r指行星或指行星或卫卫星星的的轨轨道半径若道半径若绕绕近地近地轨轨道运行，道运行，则则有有Rr.(2014石家庄高一石家庄高一检测检测)假假设设在半径在半径为为R的某天体上的某天体上发发射射一一颗该颗该天体的天体的卫卫星，若它星，若它贴贴近近该该天体的表面做

6、匀速天体的表面做匀速圆圆周运周运动动的周期的周期为为T1,已知万有引力常数已知万有引力常数为为G,则该则该天体的密度是多少？天体的密度是多少？若若这颗卫这颗卫星距星距该该天体表面的高度天体表面的高度为为h，测测得在得在该处该处做做圆圆周运周运动动的周期的周期为为T2，则该则该天体的密度又是多少？天体的密度又是多少？思路点思路点拨拨求求解天体解天体质质量和密度量和密度问题时问题时，通常把，通常把卫卫星星绕绕天体天体的运的运动视为动视为匀速匀速圆圆周运周运动动，而万有引力就是，而万有引力就是卫卫星做匀速星做匀速圆圆周周运运动时动时所需的向心力所需的向心力规律方法规律方法B人造人造卫卫星的特点星的特

7、点1卫卫星星绕绕地球的地球的轨轨道道(1)若是若是椭圆轨椭圆轨道，地心是道，地心是椭圆椭圆的一个焦点，其运的一个焦点，其运动动遵循开普遵循开普勒定律勒定律(2)若是若是圆轨圆轨道，道，卫卫星所需的向心力由地球星所需的向心力由地球对对它的万有引力提它的万有引力提供，由于万有引力指向地心，所以供，由于万有引力指向地心，所以卫卫星星圆轨圆轨道的道的圆圆心必然是心必然是地心，即地心，即卫卫星星绕绕地心做匀速地心做匀速圆圆周运周运动动(3)轨轨道平面：道平面：卫卫星的星的轨轨道平面可以跟赤道平面重合，也可以道平面可以跟赤道平面重合，也可以跟赤道平面垂直，也可以跟赤道平面成任意角度跟赤道平面垂直，也可以跟

8、赤道平面成任意角度轨轨道平面道平面一定一定过过地心，如地心，如图图所示所示 (单选单选)关于关于环绕环绕地球运地球运动动的的卫卫星，下列星，下列说说法正确的是法正确的是()A分分别别沿沿圆轨圆轨道和道和椭圆轨椭圆轨道运行的两道运行的两颗卫颗卫星，不可能具有星，不可能具有相同的周期相同的周期B沿沿椭圆轨椭圆轨道运行的一道运行的一颗卫颗卫星，在星，在轨轨道不同位置可能具有道不同位置可能具有相同的速率相同的速率C在赤道上空运行的两在赤道上空运行的两颗颗地球同步地球同步卫卫星，它星，它们们的的轨轨道半径道半径有可能不同有可能不同D沿不同沿不同轨轨道道经过经过北京上空的两北京上空的两颗卫颗卫星，它星，它

9、们们的的轨轨道平面道平面一定会重合一定会重合B规规律方法律方法行星、人造地球行星、人造地球卫卫星的向心加速度、星的向心加速度、线线速度、角速度、周期速度、角速度、周期都跟都跟轨轨道半径有关道半径有关,跟行星、人造地球跟行星、人造地球卫卫星自身的星自身的质质量无关量无关.2(单单选选)(2013高高考考广广东东卷卷)如如图图，甲甲、乙乙两两颗颗卫卫星星以以相相同同的的轨轨道道半半径径分分别别绕绕质质量量为为M和和2M的的行行星星做做匀匀速速圆圆周周运运动动下下列列说说法正确的是法正确的是()A甲的向心加速度比乙的小甲的向心加速度比乙的小B甲的运行周期比乙的小甲的运行周期比乙的小C甲的角速度比乙的

10、大甲的角速度比乙的大D甲的甲的线线速度比乙的大速度比乙的大A1发发射速度：射速度：是指被是指被发发射物在离开射物在离开发发射装置射装置时时的初速度，要的初速度，要发发射一射一颗颗人造地球人造地球卫卫星，星，发发射速度不能小于第一宇宙速度射速度不能小于第一宇宙速度若若发发射速度大于射速度大于7.9 km/s，而小于，而小于11.2 km/s，卫卫星将星将环绕环绕地球地球做做椭圆轨椭圆轨道运道运动动若若发发射速度大于等于射速度大于等于11.2 km/s而小于而小于16.7 km/s，卫卫星将星将环绕环绕太阳运太阳运动动.若若发发射速度大于等于射速度大于等于16.7 km/s，卫卫星将星将飞飞出太阳

11、系出太阳系发发射速度、运行速度和宇宙速度射速度、运行速度和宇宙速度3宇宙速度宇宙速度：三个宇宙速度分：三个宇宙速度分别别是指是指发发射的射的卫卫星成星成为为近地近地卫卫星、脱离地球引力和脱离太阳引力所需要的最小地面星、脱离地球引力和脱离太阳引力所需要的最小地面发发射速度射速度B3(双双选选)关于地球的第一宇宙速度，下列关于地球的第一宇宙速度，下列说说法中正确的是法中正确的是()A它是人造地球它是人造地球卫卫星星绕绕地球运行的最小速度地球运行的最小速度B它是近地它是近地圆圆形形轨轨道上人造地球道上人造地球卫卫星的运行速度星的运行速度C它是能使它是能使卫卫星星进进入近地入近地轨轨道的最小速度道的最

12、小速度D它是能使它是能使卫卫星星进进入入轨轨道的最大道的最大发发射速度射速度 BC规规范答范答题题万有引力定律与抛体运万有引力定律与抛体运动动的的综综合合问题问题范例范例(12分分)(2014三水三水华侨华侨中学高一中学高一检测检测)为为了了探探测测某星球某星球,宇航宇航员员乘乘飞飞船沿船沿该该星球的近地星球的近地圆圆形形轨轨道道(可以可以认为飞认为飞船运行半船运行半径等于星球半径径等于星球半径)绕该绕该星球运行一周，所用星球运行一周，所用时间为时间为T.降落至降落至该该星球后，又做了如下两个星球后，又做了如下两个实验实验：实验实验1：将一：将一质质量量为为m的小球挂在的小球挂在弹弹簧秤下簧秤

13、下,静止静止时读时读数数为为F；实验实验2：将：将该该小球以一定初速度小球以一定初速度竖竖直上抛，直上抛，经过时间经过时间t小球落小球落回原回原处处；若不考若不考虑该虑该星球的自星球的自转转，请请回答下列回答下列问题问题：(1)由由实验实验1所所给给物理量，求出物理量，求出该该星球表面的重力加速度星球表面的重力加速度g；(2)求求实验实验2中中竖竖直上抛小球的初速度直上抛小球的初速度v0；(3)若万有引力常数若万有引力常数为为G，求，求该该星球的半径星球的半径R和和质质量量M.审题审题指指导导解答本解答本题应题应把握以下三点：把握以下三点：(1)根据根据弹弹簧秤的示数等于物体的重力，求重力加速度簧秤的示数等于物体的重力，求重力加速度(2)根据根据竖竖直上抛直上抛规规律求小球的初速度律求小球的初速度(3)在天体表面在天体表面时时，物体的重力近似等于万有引力，物体的重力近似等于万有引力名名师师点点评评在天体的有关在天体的有关计计算中，有算中，有时时要利用要利用弹弹簧秤的示簧秤的示数或抛体运数或抛体运动动(平抛或平抛或竖竖直上抛直上抛)求天体表面的重力加速度，求天体表面的重力加速度，然后然后结结合万有引力定律求合万有引力定律求M、半径、半径R或密度或密度.