《万有引力和第一宇宙速度》 学习任务单

《万有引力和第一宇宙速度》学习任务单
一、学习目标
1、理解万有引力定律的概念和公式，能够运用其解决简单的物理问题。

2、掌握第一宇宙速度的推导过程和物理意义，了解其在航天领域的应用。

3、培养运用物理知识进行逻辑推理和数学计算的能力。

4、激发对天体物理和航天科学的兴趣，培养科学探索精神。

二、学习重难点
1、重点
（1）万有引力定律的公式和应用。

（2）第一宇宙速度的推导和意义。

2、难点
（1）万有引力定律在不同情况下的应用。

（2）理解第一宇宙速度与环绕地球运动的关系。

三、学习内容
（一）万有引力定律
1、历史背景
介绍牛顿发现万有引力定律的过程，以及前人的相关研究成果。

2、定律内容
两个物体之间的引力大小与它们的质量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。

即：＄F ＝ G\frac{m_1m_2}｛r^2}＄，其中$F$是引力，＄G$是引力常量，＄m_1$、＄m_2$是两个物体的质量，＄r$是它们之间的距离。

3、引力常量
介绍引力常量$G$的测量过程和数值，理解其在万有引力定律中的重要性。

4、应用举例
（1）计算地球与月球之间的引力。

（2）分析地球上物体受到的重力与万有引力的关系。

（二）第一宇宙速度
1、定义
物体在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动的速度。

2、推导过程
（1）假设一个物体在地球表面附近做匀速圆周运动，其受到的万有引力提供向心力。

（2）根据向心力公式$F ＝ m\frac{v^2}｛r}＄和万有引力定律，推导出第一宇宙速度的表达式：＄v ＝＼sqrt{＼frac{GM}｛R}｝＄，其中$M$是地球质量，＄R$是地球半径。

3、数值
第一宇宙速度约为 79 km/s。

4、意义
（1）是物体能够绕地球做圆周运动的最小速度。

（2）是发射人造卫星的最小速度。

（三）万有引力与第一宇宙速度的关系
1、第一宇宙速度是基于万有引力定律推导出来的。

2、万有引力决定了物体在地球附近的运动状态，而第一宇宙速度是这种运动状态的一个特殊表现。

（四）拓展应用
1、介绍其他宇宙速度的概念和意义。

2、探讨卫星的发射、运行轨道与速度的关系。

四、学习方法
1、理论学习
认真阅读教材和相关参考资料，理解万有引力定律和第一宇宙速度的基本概念和公式。

2、例题分析
通过做练习题和分析例题，掌握运用公式进行计算和推理的方法。

3、小组讨论
与同学讨论学习中遇到的问题，互相启发，加深对知识的理解。

4、实验模拟
可以通过一些简单的实验或模拟软件，直观感受万有引力和物体的运动。

五、学习资源
1、教材：《物理》必修 2 相关章节。

2、网络资源：相关的科普视频、教学网站。

3、实验器材：小球、绳子等，用于模拟圆周运动。

六、学习评估
1、完成课后练习题，检验对知识的掌握程度。

2、参加课堂小测验，及时反馈学习效果。

3、撰写学习心得，总结学习过程中的收获和不足。

七、思考与探究
1、如果地球的质量或半径发生变化，第一宇宙速度会如何改变？
2、比较第一宇宙速度与其他天体的相关速度，思考其差异的原因。

3、探讨在未来，随着科技的发展，第一宇宙速度是否有可能被突破，以及这将对航天事业带来怎样的影响？
通过本次学习任务，希望同学们能够深入理解万有引力和第一宇宙
速度的相关知识，并能够将其应用到实际问题的解决中，为进一步学
习天体物理和航天科学打下坚实的基础。