教科版物理必修二-第三章万有引力定律单元复习-(共35张课件)

万有引力定律单元复习

宝应县教育局知识网络构建万有引力与航天开普勒行星三定律万有引力定律万有引力定律的成就人造卫星宇宙速度思考：本章知识体系的主线是什么？第一定律(

定律)第二定律(

定律)第三定律(

定律)内容：公式：F＝______，G为引力常量，由

在实验室中测定，通常取G=N.m2/kg2适用条件：(1)

间的相互作用(2)

的球体间的相互作用(3)质点与

的球体间的相互作用第一定律(

定律)第二定律(

定律)第三定律(

定律)内容：公式：F＝______，G为引力常量，由

在实验室中测定，通常取G=N.m2/kg2适用条件：(1)

间的相互作用(2)

的球体间的相互作用(3)质点与

的球体间的相互作用轨道面积周期卡文迪许质点两个质量分布均匀质量分布均匀6.67×10-11M＝r＝R，M＝_____预言彗星回归预言未知天体计算天体(mg＝F万)：mg＝_____⇒M＝____(忽略地球自转影响)质量(F万＝F向)：_____＝m

⇒密度：ρ＝_____⇒计算地球质量ρ＝______——高空测量ρ＝____——表面测量M＝r＝R，M＝_____预言彗星回归预言未知天体计算天体(mg＝F万)：mg＝_____⇒M＝____(忽略地球自转影响)质量(F万＝F向)：_____＝m

⇒密度：ρ＝_____⇒计算地球质量ρ＝______——高空测量ρ＝____——表面测量＝第一宇宙速度：

km/s第二宇宙速度：

km/s第三宇宙速度：

km/smr⇒T＝________m⇒v＝_______mω2r⇒ω＝______ma⇒a＝____宇宙速度人造卫星mr⇒T＝________m⇒v＝_______mω2r⇒ω＝______ma⇒a＝____＝第一宇宙速度：

km/s第二宇宙速度：

km/s第三宇宙速度：

km/s7.911.216.7宇宙速度人造卫星(r越大，a越小)(r越大，v越小)(r越大，ω越小)(r越大，T越大)典型问题分析一、掌握两种基本思路解决天体运动问题二、赤道物体、同步卫星和近地卫星

转动量的比较三、人造卫星的变轨问题四、双星问题一、掌握两种基本思路解决天体运动问题行星或卫星的运动可看作匀速圆周运动，所需要的向心力都由什么力提供？式中a是向心加速度1．“天上”

由中心天体对它的万有引力提供向心力，建立基本关系式：2．忽略自转，物体在天体表面时受到的引力等于物体的重力即mg＝

黄金代换式GM＝gR2“人间”例1：（多选）

由于阻力，人造卫星绕地球做匀速圆周运动的半径逐渐减小，则下列说法正确的是(

)A．运动速度变大

B．运动周期减小C．需要的向心力变大

D．向心加速度减小ABC解析人造卫星在轨运行的轨道半径r越小，运行得越快(即v、ω越大，T越小)．“天上”练习1已知地球和月球的半径之比为

＝4，表面重力加速度之比为

＝6，试求地球和月球的密度之比．＝3∶2解析“人间”例2：（多选）

地球半径为R0，地面重力加速度为g，若卫星在距地面R0处做匀速圆周运动，则()A．卫星速度为B．卫星的角速度为C．卫星的加速度为D．卫星周期为2πABr=2R0解析“天上”“人间”练习2如图所示，A是地球的同步卫星，另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地球表面的高度为h，已知地球半径为R，地球自转角速度为ω0，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心.(1)求卫星B的运行周期.②解析(1)③练习2如图所示，A是地球的同步卫星，另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地球表面的高度为h，已知地球半径为R，地球自转角速度为ω0，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心。(2)如果卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近(O、A、B在同一直线上)，则至少经过多长时间，它们再一次相距最近？（2）由题意得(ωB－ω0)t＝2π思考：再次相距最近时，A、B各自转过的角度之间有什么关系？1.赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度ω和周期T

如同一圆盘上不同半径的两个点，由v＝ωr和a＝ω2r

来分别判断线速度v

、向心加速度a的关系．

赤道上的物体、同步卫星和近地卫星都近似做匀速圆周运动，要注意找出它们的共同点，再比较它们的向心加速度a、线速度v及角速度ω或周期T的大小．1．思考：赤道上的物体与同步卫星有什么共同的运动参数？二、赤道物体、同步卫星和近地卫星

转动量的比较2.近地卫星与同步卫星轨道半径不同，但向心力来源相同，F万=Fn可分别得到故可以看出，轨道半径越大，a、v、ω越小，T越大．那么，对于近地卫星（轨道半径认为是地球半径）来说与其他卫星相比，v、a、

ω最大，T最小2．思考：近地卫星与同步卫星又有什么共同点？例3如图所示，地球赤道上的山丘e、近地资源卫星p和同步卫星q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动．设e、p、q的圆周运动速率分别为v1、v2、v3，向心加速度分别为a1、a2、a3，则(

)A．v1＞v2＞v3 B．v1＜v2＜v3C．a1＞a2＞a3 D．a1＜a3＜a2p、q为卫星e、q具有相同的角速度p、q为卫星e、q具有相同的角速度例3如图所示，地球赤道上的山丘e、近地资源卫星p和同步卫星q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动．设e、p、q的圆周运动速率分别为v1、v2、v3，向心加速度分别为a1、a2、a3，则(

)A．v1＞v2＞v3 B．v1＜v2＜v3C．a1＞a2＞a3 D．a1＜a3＜a2D练习3：（多选）地球同步卫星的轨道半径为r，运行速度为v1，加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则以下正确的是(

)A. B.C. D.建模近地轨道同步轨道赤道p、q为卫星e、q具有相同的角速度解析1．卫星在圆轨道上做匀速圆周运动时，

思考：卫星是怎样实现变轨的？三、人造卫星的变轨问题2.线速度v变化导致需要的向心力变化，进而使轨道半径r变化，实现变轨线速度v增大减小所需的向心力增大减小万有引力不足以提供向心力万有引力大于所需的向心力离心运动r增大近心运动r减小变到高轨变到低轨4.在椭圆轨道与圆轨道的切点时，卫星什么运动参数在两个轨道上是相同的？3.那么飞船如何对接？3.飞船对接：首先，两飞船对接前应处于高、低不同的轨道上；若目标船处于较高轨道，则在较低轨道上运动的对接船通过合理地加速，做离心运动而追上目标船与其完成对接．4.卫星到达椭圆轨道与圆轨道的切点时，卫星受到的万有引力相同，所以向心加速度相同。例4图为一颗地球同步卫星发射过程的示意图，先将该同步卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再一次点火，将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是(

)A．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B．卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度C．卫星在轨道1上经过Q点时的速度大于它在轨道2

上经过Q点时的速度D．卫星在轨道2上经过P点时的速度小于它在轨道3

上经过P点时的速度D点火加速点火加速请同学们分析总结：假设设该同步卫星在

轨道1上Q点速度为v1Q,轨道2上Q点速度为v2Q，

轨道2上P点速度为v2P,

轨道3上P点速度为v3P

请比较v1Q,v2Q，v2P,v3P的大小关系分析：1、3为卫星圆轨道，且r1<r3故:v1Q>v3P故:v2Q>v2P2为椭圆轨道，且P为远地点，Q为近地点点火加速点火加速在Q点，由轨道1变轨到轨道2，需要点火加速，故v2Q>v1Q同样在P点，由轨道2变轨到轨道3，也需要点火加速，故v3P>v2P综上:v2Q>v1Q>v3P>v2P练习4

(多选)2019年中国发射了“天宫二号”空间实验室和“神舟十一号”载人飞船。2019年4月中国发射的“天舟一号”货运飞船与“天宫二号”交会对接.长征运载火箭将天宫二号送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上，地球的中心位于椭圆的一个焦点上.“天宫二号”飞行几周后进行变轨进入预定圆轨道，如图所示.则下列说法正确的是()A.“天宫二号”从B点沿椭圆轨道向A点运行的过程中，引力为动力B.“天宫二号”在椭圆轨道的B点的向心加速度大于在预定圆轨道上B点的向心加速度C.“天宫二号”在椭圆轨道的B点的速度大于在预定圆轨道上的B点的速度D.“天宫二号”在椭圆轨道的周期小于在预定圆轨道上的周期AD在对接点：a向心相同v低<v高思考：公式中左右两边的r物理意义相同吗？左右两边的r意义不同：左边的r是指两天体球心间距离，右边的r是指环绕天体做匀速圆周运动的轨道半径。如果中心天体不动，环绕天体绕其做匀速圆周运动，则两个r在数值上一样，这是最常见的模型；那么，有没有左右两边的r数值不一样的呢？四、双星问题1．双星：两个离得比较近的天体，在彼此间的引力作用下绕两者连线上的一点做圆周运动，这样的两颗星组成的系统称为双星．2．双星问题的特点：(1)两星的运动轨道为同心圆，圆心是它们之间连线上的某一点；(2)两星的向心力大小相等，由它们间的万有引力提供；(3)两星的运动周期、角速度相同；(4)两星的轨道半径之和等于两星之间的距离，即R1＋R2＝L。例5宇宙中两个相距较近的天体称为“双星”，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，但两者不会因万有引力的作用而吸引到一起．设两者的质量分别为m1和m2，两者相距为L.求：(1)双星的轨道半径之比；(2)双星的线速度之比；(3)双星的角速度．ω相同解析由万有引力提供向心力，有(1)两式相除，得ω相同(2)双星的角速度相等，且

v＝ωR，得例5宇宙中两个相距较近的天体称为“双星”，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，但两者不会因万有引力的作用而吸引到一起．设两者的质量分别为m1和m2，两者相距为L.求：(1)双星的轨道半径之比；(2)双星的线速度之比；(3)双星的角速度．ω相同（3）由万有引力提供向心力，有联立①②③例5宇宙中两个相距较近的天体称为“双星”，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，但两者不会因万有引力的作用而吸引到一起．设两者的质量分别为m1和m2，两者相距为L.求：(1)双星的轨道半径之比；(2)双星的线速度之比；(3)