万有引力与航天课件
合集下载
课件7：4.4 万有引力与航天
(2)开普勒第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线
在相等的时间内扫过相等的面积。 (3)开普勒第三定律：所有行星的轨道的 半长轴 的三次方跟它
的 公转周期 的二次方的比值都相等，表达式： Ta32＝k 。
2．万有引力定律 (1)公式：F＝ Gmr1m2 2，其中 G＝ 6.67×10－11N·m2/kg2，叫引 力常量。 (2)公式适用条件：此公式适用于 质点 间的相互作用。当两物 体间的距离远远大于物体本身的大小时，物体可视为质点。均匀的 球体可视为质点，r 是 两球心 间的距离。一个均匀球体与球外一个 质点间的万有引力也适用，其中 r 为球心到 质点 间的距离。
(5)速率一定：运动速度 v＝2πr/T＝3.07 km/s(为恒量)。 (6)绕行方向一定：与地球自转的方向 一致 。
2．极地卫星和近地卫星 (1)极地卫星运行时每圈都经过 南北两极 ，由于地球自转， 极地卫星可以实现全球覆盖。 (2)近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的 卫星，其运行的轨道半径可近似认为等于地球的半径，其运行 线速度约为7.9 km/s。 (3)两种卫星的轨道平面一定通过 地球的球心 。
对于飞行器，根据万有引力提供向心力得：
G
Mr2m＝m
4π2 T2 r
由几何关系有：R＝rsinθ2
星球的平均密度
ρ＝
M 43πR3
由以上三式知测得周期和张角，可得到星球的平均密度。
故 C 正确；D 项，由 G
Mr2m＝m
4π2 T2 r
可得：M＝
G4πTr23，可知
若测得周期和轨道半径，可得到星球的质量，但星球的半径未
C．在对接前，应让“神舟九号”和“天宫一号”在同一轨道 上绕地球做圆周运动，然后让“神舟九号”加速追上“天宫一号” 并与之对接
在相等的时间内扫过相等的面积。 (3)开普勒第三定律：所有行星的轨道的 半长轴 的三次方跟它
的 公转周期 的二次方的比值都相等，表达式： Ta32＝k 。
2．万有引力定律 (1)公式：F＝ Gmr1m2 2，其中 G＝ 6.67×10－11N·m2/kg2，叫引 力常量。 (2)公式适用条件：此公式适用于 质点 间的相互作用。当两物 体间的距离远远大于物体本身的大小时，物体可视为质点。均匀的 球体可视为质点，r 是 两球心 间的距离。一个均匀球体与球外一个 质点间的万有引力也适用，其中 r 为球心到 质点 间的距离。
(5)速率一定：运动速度 v＝2πr/T＝3.07 km/s(为恒量)。 (6)绕行方向一定：与地球自转的方向 一致 。
2．极地卫星和近地卫星 (1)极地卫星运行时每圈都经过 南北两极 ，由于地球自转， 极地卫星可以实现全球覆盖。 (2)近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的 卫星，其运行的轨道半径可近似认为等于地球的半径，其运行 线速度约为7.9 km/s。 (3)两种卫星的轨道平面一定通过 地球的球心 。
对于飞行器，根据万有引力提供向心力得：
G
Mr2m＝m
4π2 T2 r
由几何关系有：R＝rsinθ2
星球的平均密度
ρ＝
M 43πR3
由以上三式知测得周期和张角，可得到星球的平均密度。
故 C 正确；D 项，由 G
Mr2m＝m
4π2 T2 r
可得：M＝
G4πTr23，可知
若测得周期和轨道半径，可得到星球的质量，但星球的半径未
C．在对接前，应让“神舟九号”和“天宫一号”在同一轨道 上绕地球做圆周运动，然后让“神舟九号”加速追上“天宫一号” 并与之对接
万有引力与航天PPT课件
专题整合
1.地球表面，万有引力约等于物体的重力，由 GMRm2 ＝mg； ①可以求得地球的质量 M＝gGR2； ②可以求得地球表面的重力加速度 g＝GRM2 ；
③得出一个代换式GM＝gR2，该规律也可以应用到其他
星球表面.
2.应用万有引力等于向心力的特点，即 GMr2m＝mvr2＝mω2r ＝m(2Tπ)2r，可以求得中心天体的质量和密度. 3.应用 GMr2m＝mvr2＝mω2r＝m(2Tπ)2r 可以计算做圆周运动天
两颗卫星环月的运行均可视为匀速圆周运
动，运行轨道如图1所示.则( )
A.“嫦娥二号”环月运行的周期比“嫦娥一号”大
图1
B.“嫦娥二号”环月运行的线速度比“嫦娥一号”小
C.“嫦娥二号”环月运行的向心加速度比“嫦娥一号”大
D.“嫦娥二号”环月运行的向心力与“嫦娥一号”相等
解析 根据万有引力提供向心力 GMr2m＝mvr2＝m4Tπ22r＝ma 可得，v＝ GrM，T＝ 4GπM2r3，a＝GrM2 ，又“嫦娥一号”的轨道半径大于嫦娥二号
第六章 万有引力与航天
学案8 章末总结
网络构建
专题整合
自我检测
网络构建
万Hale Waihona Puke 有 引 力 与 航 天人类对 行星运 动规律 的认识
地心说
日心说
第一定律 轨道
开普勒行星运动定律第二定律 面积
第三定律 周期
定律 定律 定律
万有引力定律的发现
万
内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在
有 引 力 与 航
万 有 引 力 定 律
它们的 连线 上，引力的大小与物体的 质量m1和m2
的乘积 成正比、与 它们之间距离r的二次方 成反比
万有引力与航天PPT课件
A．每颗星做圆周运动的角速度为 3
Gm L3
B．每颗星做圆周运动的加速度与三星的质量无关
C．若距离 L 和每颗星的质量 m 都变为原来的 2 倍，则周期变为原来的 2 倍
D．若距离 L 和每颗星的质量 m 都变为原来的 2 倍，则线速度变为原来的 4 倍
物 理 第六章 万有引力与航天
必修2
网络构建
第六章 万有引力与航天
网络构建
专题突破
体验高考
章末自测
两种特殊卫星 1．近地卫星 沿半径约为地球半径的轨道运行的地球卫星，其发射速度与环绕速度相等， 均等于第一宇宙速度 7.9 km/s。 2．同步卫星 运行时相对地面静止，T＝24 h；同步卫星只有一条运行轨道，它一定位于赤 道正上方，且距离地面高度约为 h＝3.6×104 km，运行时的速率 v≈3.1 km/s。
D．由上述
B
和
C
中给出的公式，知卫星运行的线速度将减小到原来的
2 2
物理 必修2
第六章 万有引力与航天
网络构建
专题突破
体验高考
章末自测
解析： 对于不同轨道上的人造地球卫星，其角速度 ω＝ GrM3 不同，所以
由公式 v＝ωr，不能得到卫星线速度 v 跟 r 成正比关系的结论，它的决定式为 v
＝
GrM，A 错误；同理，F＝mvr2中卫星运行速度 v 是变量，向心力 F 跟 r 成
日”。1970 年 4 月 24 日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在
椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为 440 km，远地点高度约为 2 060 km；1984
年 4 月 8 日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空 35 786 km 的地球同步轨
《万有引力和航天》课件
航天技术的发展
火箭技术
详细了解火箭技术的发展，从早期的火箭 到现代可重复使用的火箭。
空间食品
了解在长时间太空任务中如何满足宇航员 的营养需求。
太空服
探索太空服的演变，以及它们在航天任务 中扮演的关键角色。
太空探测器
探索太空探测器的进步并了解它们在探索 太阳系和宇宙的重要作用。
中国的航天事业
发射记录
探索牛顿对物理学的其他重大贡献，以 及他对科学的影响。
万有引力与天体运动
行星运动
解释为什么行星绕着太阳旋转，并探索其他天 体的运动。
引力波
了解近年来关于引力波发现的突破和其对对宇 宙观测的重要意义。
太空的万有引力应用
1
卫星导航系统
揭示卫星导航系统如何利用万有引力定律提供精准的定位和导航服务。
2
月球探测任务
了解通过万有引力利用月球探测任务进行地质和科学研究的重要性。
3
太空望远镜
探索使用太空望远镜在宇宙中观测和研究的前沿。
航天的历史
人造卫星
回顾第一颗人造卫星的发 射，标志着航天的开端。
阿波罗登月计划
探索人类首次登上月球的 历史时刻和阿波罗任务的 成就。
国际空间站
了解国际合作下建造和运 营国际空间站的重要性。
《万有引力和航天》PPT 课件
万有引力和航天是关于宇宙和人类探索的精彩主题。这个课件将带您深入了 解万有引力的概念、航天的历史以及未来太空探索的挑战和可能性。
万有引力的概念
探索万有引力的基础知识，包括引力的定义和万有引力定律的公式。
牛顿的贡献
1 万有引力定律
2 力学的奠基人
了解牛顿对万有引力定律的贡献和他的 思考过程。
万有引力与航天ppt课件
识 整
4．地球同步卫星的特点
合
(1)轨道平面一定：轨道平面和 赤道 平面重合． (2)周期一定：与 地球自转 周期相同，即 T＝ 24 h .
知 能
高 频 考
(3)高度一定：由 G(RM＋mh)2＝m4Tπ22(R＋h)得，离地面的高
3 度 h＝
G4MπT2 2－R.
达 标 训 练
点
突 破
(4)绕行方向一定：与 地球自转 的方向一致．
整 合
的半径为 r2 的圆轨道上运动，此时登陆舱的质量为 m2，则 A．X 星球的质量为 M＝4GπT2r2113
知 能
高 频
B．X 星球表面的重力加速度为 gX＝4πT212r1 C．登陆舱在 r1 与 r2 轨道上运动时的速度大小之比为
vv12＝
达 标 训 练
考 点
m1r1
突
m2r1
破
D．登陆舱在半径为 r2 轨道上做圆周运动的周期为 T2＝T1
GM
an＝GMr2
r
v减小 增大时ωT增减大小
an减小
知 能 达 标 训 练
菜单
第四章 曲线运动 万有引力与航天
物理
[例1] (2011·浙江理综)为了探测 X 星球，载着登陆舱的探
主 干
测飞船在以该星球中心为圆心，半径为
r1 的圆轨道上运动，周
知 识
期为 T1，总质量为 m1.随后登陆舱脱离飞船，变轨到离星球更近
第四章 曲线运动 万有引力与航天
物理
主 干 知 识 整 合
知
第四节 万有引力与航天
能 达
标
训
练
高 频 考 点 突 破
菜单
第四章 曲线运动 万有引力与航天
高三一轮人教物理必修万有引力与航天.pptx
• A．RA∶RB＝4∶1，vA∶vB＝1∶2 • B．RA∶RB＝4∶1，vA∶vB＝2∶1 • C．RA∶RB＝1∶4，vA∶vB＝1∶2 • D．RA∶RB＝1∶4，vA∶vB＝2∶1
第15页/共58页
解析： 设地球质量为M，卫星质量为m，卫星周期为T，轨道半
径为R.卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，故GMRm2 ＝mvR2＝
渐增加． • 2．在两极：重力等于万有引力，重力加速度最大．
第9页/共58页
3．在赤道：F万＝F向＋mg，故mg＝GMRm2 －mRω2.
4．由于地球的自转角速度很小，地球的自转带来的影响很小，一
般情况下认为：G
Mm R2
＝mg，故GM＝gR2，这是万有引力定律应用中经
常用到的“黄金代换”．
5．距地面越高，物体的重力加速度越小，距地面高度为h处的重
力加速度为g′＝
R R＋h
2g，其中R为地球半径，g为地球表面的重力加
速度．
第10页/共58页
二、几组概念的比较
1．两种速度——环绕速度与发射速度的比较
(1)不同高度处的人造卫星在圆轨道上运行速度即环绕速度v环绕＝
GM r
，其大小随半径的增大而减小．但是，由于在人造地球卫星发
• 射(2过)人程造中地火球箭卫星要的克最服小地发球射引速力度应做是功卫，星增发大射势到能近地，表所面以运将行卫，星此发时发射射到动离能
• A．1.8×103 kg/m3 • B．5.6×103 kg/m3 • C．1.1×104 kg/m3 • D．2.9×104 kg/m3
第23页/共58页
解析： 近地卫星绕地球做圆周运动时，所受万有引力充当其做
圆周运动的向心力，即G
Mm R2
第15页/共58页
解析： 设地球质量为M，卫星质量为m，卫星周期为T，轨道半
径为R.卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，故GMRm2 ＝mvR2＝
渐增加． • 2．在两极：重力等于万有引力，重力加速度最大．
第9页/共58页
3．在赤道：F万＝F向＋mg，故mg＝GMRm2 －mRω2.
4．由于地球的自转角速度很小，地球的自转带来的影响很小，一
般情况下认为：G
Mm R2
＝mg，故GM＝gR2，这是万有引力定律应用中经
常用到的“黄金代换”．
5．距地面越高，物体的重力加速度越小，距地面高度为h处的重
力加速度为g′＝
R R＋h
2g，其中R为地球半径，g为地球表面的重力加
速度．
第10页/共58页
二、几组概念的比较
1．两种速度——环绕速度与发射速度的比较
(1)不同高度处的人造卫星在圆轨道上运行速度即环绕速度v环绕＝
GM r
，其大小随半径的增大而减小．但是，由于在人造地球卫星发
• 射(2过)人程造中地火球箭卫星要的克最服小地发球射引速力度应做是功卫，星增发大射势到能近地，表所面以运将行卫，星此发时发射射到动离能
• A．1.8×103 kg/m3 • B．5.6×103 kg/m3 • C．1.1×104 kg/m3 • D．2.9×104 kg/m3
第23页/共58页
解析： 近地卫星绕地球做圆周运动时，所受万有引力充当其做
圆周运动的向心力，即G
Mm R2
万有引力与航天 课件
由万有引力提供向心力GRM2m＝mvR2，可得 v＝
GRM，即vv火 地＝
M火R地＝ M地R火
15，因为地球的第一宇宙速度为 v 地＝7.9 km/s，
所以航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率 v 火
≈3.5 km/s，选项 A 正确．
【答案】 A
【例 3】 如图所示，飞行器 P 绕某星球做匀速圆周运动， 星球相对飞行器的张角为 θ，下列说法正确的是( )
题时不仅要明确各字母的物理意义，还要善于观察各选项的特
点，灵活组建方程．
选项B中有地球表面重力加速度g0，
因有F万＝
GMm r2
，mg0＝
GMm R02
，GM＝g0R
2 0
.因此F万＝mR
2 0
g0/(R0＋h)2，B项对．
选项C的特点是有g0、ω0两个量，两式G重＝mg，F向＝ mrω2中的量统一到了一个表达式中，没有距离h、R0量，因此 结果中设法消去(R0＋h)一项．
典例2 同步卫星离地心距离为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向心加速度为a2，第一
宇宙速度为v2，地球半径为R，则下列比值正确的是( )
A.aa12＝Rr
B.aa12＝Rr 2
C.vv12＝Rr
D.vv12＝
R r
解析 设地球质量为 M，同步卫星质量为 m1，地球赤道上 的物体质量为 m2，由于地球同步卫星周期与地球自转周期相 同，则 a1＝rω21，a2＝Rω22，ω1＝ω2，所以aa12＝Rr ，故 A 选项正 确．
径，T为地球的自转周期，即一昼夜的时间；卫星环绕地球运
行的向心加速度ar＝
GM r2
，式中M为地球质量，r为卫星距地心
课件4：4.4 万有引力与航天
(3)若天体的卫星在天体表面附近环绕天体运动，可认
为其轨道半径 r 等于天体半径 R，则天体密度 ρ＝G3Tπ2. 可见，只要测出卫星环绕天体表面运动的周期 T，就可
第四章 曲线运动 万有引力与航天
(1)开普勒行星运动第三定律指出：行星绕太阳运 动的椭圆轨道的半长轴 a 的三次方与它的公转周期 T 的二次方成正比，即Ta32＝k，k 是一个对所有行星都相 同的常量．将行星绕太阳的运动按圆周运动处理，请你 推导出太阳系中该常量 k 的表达式．已知引力常量为 G， 太阳的质量为 M 太． (2)开普勒定律不仅适用于太阳系，它对一切具有中心天 体的引力系统(如地月系统)都成立．经测定月地距离为 3.84×108 m，月球绕地球运动的周期为 2.36×106 s，试 计算地球的质量 M 地．(G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，结果 保留一位有效数字)
2－2.(单选)一宇航员在某星球上以速率 v0 竖直上抛 一物体，经 t 秒落回原处，已知该星球半径为 R，那 么该星球的第一宇宙速度是( B )
A.vR0t
B.
2v0R t
C.
v0R t
D.
v0 Rt
第四章 曲线运动 万有引力与航天
3．(单选)在日常生活中我们并没有发现物体的质量 随物体的运动的变化而变化，其原因是( B ) A．物体运动无法称质量 B．物体的速度远小于光速，质量变化极小 C．物体质量太大 D．物体的质量不随速度变化而变化
2－1.(单选)嫦娥三号的成功登月再次表明我国已具 备火星探测能力，假设我国欲发射一颗探测火星的卫 星，其发射速度 v 应为( C ) A．7.9 km/s B．7.9 km/s＜v＜11.2 km/s C．11.2 km/s＜v＜16.7 km/s D．v≥16.7 km/s
为其轨道半径 r 等于天体半径 R，则天体密度 ρ＝G3Tπ2. 可见，只要测出卫星环绕天体表面运动的周期 T，就可
第四章 曲线运动 万有引力与航天
(1)开普勒行星运动第三定律指出：行星绕太阳运 动的椭圆轨道的半长轴 a 的三次方与它的公转周期 T 的二次方成正比，即Ta32＝k，k 是一个对所有行星都相 同的常量．将行星绕太阳的运动按圆周运动处理，请你 推导出太阳系中该常量 k 的表达式．已知引力常量为 G， 太阳的质量为 M 太． (2)开普勒定律不仅适用于太阳系，它对一切具有中心天 体的引力系统(如地月系统)都成立．经测定月地距离为 3.84×108 m，月球绕地球运动的周期为 2.36×106 s，试 计算地球的质量 M 地．(G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，结果 保留一位有效数字)
2－2.(单选)一宇航员在某星球上以速率 v0 竖直上抛 一物体，经 t 秒落回原处，已知该星球半径为 R，那 么该星球的第一宇宙速度是( B )
A.vR0t
B.
2v0R t
C.
v0R t
D.
v0 Rt
第四章 曲线运动 万有引力与航天
3．(单选)在日常生活中我们并没有发现物体的质量 随物体的运动的变化而变化，其原因是( B ) A．物体运动无法称质量 B．物体的速度远小于光速，质量变化极小 C．物体质量太大 D．物体的质量不随速度变化而变化
2－1.(单选)嫦娥三号的成功登月再次表明我国已具 备火星探测能力，假设我国欲发射一颗探测火星的卫 星，其发射速度 v 应为( C ) A．7.9 km/s B．7.9 km/s＜v＜11.2 km/s C．11.2 km/s＜v＜16.7 km/s D．v≥16.7 km/s
万有引力与航天 高中物理课件6-1
06第1节 万有引力与航天一、开普勒三大定律1.开普勒第一定律一、开普勒三大定律2.开普勒第二定律一、开普勒三大定律3.开普勒第三定律一、开普勒三大定律二、万有引力的计算二、万有引力的计算二、万有引力的计算二、万有引力的计算三、万有引力与重力的关系1.地表重力与万有引力的关系三、万有引力与重力的关系1.地表重力与万有引力的关系三、万有引力与重力的关系1.地表重力与万有引力的关系三、万有引力与重力的关系1.地表重力与万有引力的关系三、万有引力与重力的关系1.地表重力与万有引力的关系B三、万有引力与重力的关系1.地表重力与万有引力的关系D三、万有引力与重力的关系1.地表重力与万有引力的关系B1.地表重力与万有引力的关系三、万有引力与重力的关系2.地球内、外重力的变化规律2.地球内、外重力的变化规律2.地球内、外重力的变化规律3.汽车过拱桥与卫星做圆周运动的等效关系三、万有引力与重力的关系3.汽车过拱桥与卫星做圆周运动的等效关系四、求解中心天体的质量与密度四、求解中心天体的质量与密度四、求解中心天体的质量与密度四、求解中心天体的质量与密度四、求解中心天体的质量与密度DBDB月球半径R0月球表面处的重力加速度g0地球和月球的半径之比＝4地球表面和月球表面的重力加速度之比＝6BC1.双星系统1.双星系统五、双星与多星系统1.双星系统BC五、双星与多星系统2.三星系统2.三星系统五、双星与多星系统2.三星系统BC五、双星与多星系统2.三星系统BD五、双星与多星系统3.四星系统五、双星与多星系统3.四星系统3.四星系统。
万有引力与航天课件
Nv4 D.Gm
解析 对卫星：GMRm2 ′＝m′vR2＝m′g；对被测物体：
mg＝N，联立可得 M＝mGvN4，故 B 正确． 答案 B
学习交流PPT
4
二、宇宙速度及同步卫星
1．第一宇宙速度(环绕速度) (1)定义：第一宇宙速度是指人造卫星 在地面附近 绕地 球做匀速圆周运动所具有的速度． (2)推导：由 GMRm2 ＝ mg ＝mRv2得：v＝ GRM＝ gR ＝ 7.9 km/s. (3)意义：第一宇宙速度是人造卫星的 最大 环绕速度， 也是人造地球卫星的 最小 发射速度． 2．第二宇宙速度(脱离速度)：v2＝ 11.2 km/s，使物体 挣脱 地球 引力束缚的最小发射速度．
1．经典时空观
运动状态
(1) 在 经 典 力 学 中 ， 物 体 的 质 量 是 不 随
而改变的．
相同的
(2)在经典力学中，同一物理过程发生的位移
和对应时间的测量结果在不同的参考系中
是
．
2．相增对大论时空观
m0 1－vc 2
(1)在狭义相对论中，物体的质量随物体的运
动速度的
不同的
学习交流PPT
9
[自主检测] 3．下列说法中正确的是 A．经典力学适用于任何情况下的任何物体 B．狭义相对论否定了经典力学 C．量子力学能够描述微观粒子运动的规律性 D．万有引力定律也适用于强相互作用力
学习交流PPT
5
3．第三宇宙速度(逃逸速度)：v3＝ 16.7 km/s，使物体挣 脱 太阳 引力束缚的最小发射速度．
4．地球同步卫星的特点
(1)轨道平面一定：轨道平面和 赤道 平面重合．
(2)周期一定：与 地球自转 周期相同，即 T＝ 24 h .
万有引力与航天(共64张PPT)
( )．
A．同步卫星运行速度是第一宇宙速度的n1倍 B．同步卫星的运行速度是地球赤道上随地球自转的物体
速度的1n倍
C．同步卫星运行速度是第一宇宙速度的
1倍 n
D．同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的
n1倍
解析 设地球半径为 R，质量为 M，则第一宇宙速度 v1＝ GRM，根据万有引力等于向心力得同步卫星的运行速度 v＝
GM R
C．沿 c 运动的物体初速度一定大于第二宇宙速度
D．沿 d 运动的物体初速度一定大于第三宇宙速度
解析 b 是贴近地球表面的圆，沿此轨迹运动的物体满足
GMRm2 ＝mvR2，解得 v＝
GRM，或满足 mg＝mvR2，解得 v＝
gR，以上得到的两个速度均为第一宇宙速度，发射速度小
于第一宇宙速度则不能成为人造卫星，如 a，故 A、B 正确； 发射速度大于第一宇宙速度而小于第二宇宙速度，卫星的轨
万有引力定律及其应用 Ⅱ(考纲要求)
【思维驱动】
(单选)关于万有引力公式 F＝Gmr1m2 2，以下说法中正确的是 ( )．
A．公式只适用于星球之间的引力计算，不适用于质量较小
的物体
B．当两物体间的距离趋近于0时，万有引力趋近于无穷大
C．两物体间的万有引力也符合牛顿第三定律
D．公式中引力常量G的值是牛顿规定的
于太阳和地球连线的延长线上，一飞行器 处于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与 地球同步绕太阳做圆周运动，则此飞行器 的
( )．
图5－3－3
A．线速度大于地球的线速度 B．向心加速度大于地球的向心加速度 C．向心力仅由太阳的引力提供 D．向心力仅由地球的引力提供 解析 飞行器与地球同步绕太阳做圆周运动，所以ω飞＝ ω地，由圆 周运动线速度和角速度的关系v＝rω得v飞＞v地，选项A正确；由 公式a＝rω2知，a飞＞a地，选项B正确；飞行器受到太阳和地球的 万有引力，方向均指向圆心，其合力提供向心力，故C、D选项 错．
(完整版)万有引力与航天 课件PPT
课堂探究
【突破训练 3】已知地球质量为 M，半径为
R，自转周期为 T，地球同步卫星质量为
m，力常量为 G.有关同步卫星，下列
表述正确的是
( BD )
A．卫星距地面的高度为
3
GMT2 4π2
B．卫星的运行速度小于第一宇宙速度
C．卫星运行时受到的向心力大小为
Mm G R2 D．卫星运行的向心加速度小于地球表面 的重力加速度
上信息下列说法正确的是
()
A．月球的第一宇宙速度为 gr
B．“嫦娥四号”绕月运行的速度为
gr2 R
C．万有引力常量可表示为ρ3Tπ2rR33
D．“嫦娥四号”必须减速运动才能返回地球
课堂探究
【突破训练 2】2013 年 6 月 13 日，神州十号与天宫一号成功实现自 动交会对接．对接前神州十号与天宫一号都在各自的轨道上做匀
卫星运行参量的比较和运算
为r，运行速率为v1，向心加速度为a1；地球 解析指导
赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2， 求比值→找到物理量的联系点
第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则下列
比值正确的是（ AD）
A. a1 r
a2 R
B. a1 ( R )2
a2 r
C. v1 r
v2 R
D. v1 R
时，弹簧测力计的示数为 N.已知引
力常量为 G，则这颗行星的质量为
(B )
mv2 A. GN
Nv2 C.Gm
mv4 B. GN
Nv4 D.Gm
考点定位
天体质量的计算
解析指导
表面附近→轨道半径=星球 半径
卫星绕行星运动：
G
M 行m卫 R2
m卫
万有引力与航天必修二课件
＋＋＋2Ghh的心提解又(h2R3质做供得土， M，BCD3，m量 匀 ， 星h．． ．ρρ)＝2＝ρ为 速 体MMM＝33圆 积Mm＝＝ ＝ππ3G，G周 ，π2444TRRttπtGππ“222运＋＋2R22R2nVRtn(卡GR23动3h2GRh2＋GRt＋ R西n2R，233t34h＋h22＋π h)尼，其3hR2h”向， 3其33，号心，ρ中＝ρ围力ρ＝T＝3绕由＝π33G土π万RπttGn2t2n星＋有RGn2R，3的ht2引R＋2RR＋中2力3h3 h33
M
，a
G
M r2
.
v
GM r
，
GM r3
， T=2
r3 ， GM
理解开普勒第三定律中的常数K
GM
π r 3
由④式推出 T 2
4 2
。
3、具体应用： 天体质量和密度的计算
方法1
G
Mm R2
mg
方法2
G
Mm r2
m
2
T
2
r
四、人造卫星
1、两个卫星 2、三个宇宙速度 3、卫星的变轨
1、两个卫星
，可知地球给卫星提供的向心力将减小到原来的
1 n2
倍。
D．由
GMm r2
mv r
2，可知卫星运动的线速度将减小到原来的
1 n
倍。
天体质量和密度的计算
例题2.已知下面的哪组数据，可以计算出地 球的质量M地(已知引力常量G) （ AB） A．地球表面的重力加速g和地球的半径R B．月球绕地球运动的周期T1及月球到地球 中心的距离R1 C．地球绕太阳运动的周期T2及地球到太阳 中心的距离R2 D．地球同步卫星离地面的高度h
V3=16.7km/s V2=11.2km/s
M
，a
G
M r2
.
v
GM r
，
GM r3
， T=2
r3 ， GM
理解开普勒第三定律中的常数K
GM
π r 3
由④式推出 T 2
4 2
。
3、具体应用： 天体质量和密度的计算
方法1
G
Mm R2
mg
方法2
G
Mm r2
m
2
T
2
r
四、人造卫星
1、两个卫星 2、三个宇宙速度 3、卫星的变轨
1、两个卫星
，可知地球给卫星提供的向心力将减小到原来的
1 n2
倍。
D．由
GMm r2
mv r
2，可知卫星运动的线速度将减小到原来的
1 n
倍。
天体质量和密度的计算
例题2.已知下面的哪组数据，可以计算出地 球的质量M地(已知引力常量G) （ AB） A．地球表面的重力加速g和地球的半径R B．月球绕地球运动的周期T1及月球到地球 中心的距离R1 C．地球绕太阳运动的周期T2及地球到太阳 中心的距离R2 D．地球同步卫星离地面的高度h
V3=16.7km/s V2=11.2km/s
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
整
合 球体．一矿井深度为 d.已知质量分布均匀的球壳对壳内物体
知
的引力为零．矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为
能 达
标
A．1－Rd
B．1＋Rd
训 练
高
频 考 点 突
C.R－R d2
D.R－R d2
破
菜单
第四章 曲线运动 万有引力与航天
物理
主
解析 设地球密度为 ρ，地球质量 M＝43πρR3，地面下 d
干
[考点解读]
知
1．卫星的轨道
识 整
卫星绕地球做匀速圆周运动时靠地球对它的万有引力充当向心力，地球对卫星的万有
合 引力指向地心，因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，而这样的轨道有多种，
其中比较特殊的有与赤道共面的赤道轨道(赤道卫星)和通过两极点上空的极地轨道(极地卫星)， 知
当然也应存在着轨道平面与赤道平面成某一角度的轨道，只要圆周的圆心在地心，就可能为卫 能
rr12，TT12＝
rr3231，
【答案】 AD
菜单
第四章 曲线运动 万有引力与航天
物理
主
干
知
[特别提醒]
识 整
天体运动中相关量的联系
合
(1)卫星的a、v、ω、T是相互联系的，如果一个量发生变化，其他量也随之发生变化；
这些量与卫星的质量无关，它们由轨道半径和中心天体的质量共同决定．
知
(2)卫星的轨道半径与中心天体的半径不要混淆，只有近地卫星的轨道半径才等于天体 能
mv2 A. GN
mv4 B. GN
能 达 标
Nv2
Nv4
训 练
高
C.Gm
D.Gm
频 考 点
解析 对卫星：GMRm2 ′＝m′vR2＝m′g；对被测物体：
突 破
mg＝N，联立可得 M＝mGvN4，故 B 正确．
答案 B
菜单
第四章 曲线运动 万有引力与航天
物理
考点二： 人造卫星的在轨运行和变轨问题
主
识 些参数(如轨道半径 r 和周期 T)即可．
整 合
由 GMr2m＝m4Tπ22r可得：中心天体的质量 M＝4GπT2r23；
知
若再知该中心天体的半径 R，则可求出该中心天体的密度
能 达
ρ＝G3Tπ2rR3 3.
标 训 练
高
方法二：根据天体的半径 R 和其表面处的重力加速度 g，
频 考
可求出该天体的质量．
识 径为2.8×107 m．它与另一颗同质量的同步轨道卫星(轨道半径为4.2×107 m)相比
整 合
A．向心力较小
B．动能较大
知
C．发射速度都是第一宇宙速度
能
D．角速度较小
达 标
训
练
高 频 考 点 突 破
菜单
第四章 曲线运动 万有引力与航天
物理
主 干 知
解析 由 F 向＝F 万＝GMRm2 知，中圆轨道卫星向心力大于
标 训
它们近似看做是匀速圆周运动，向心力由万有引力提供，可 练
高 表示如下：
频
考 点 突
GMr2m＝mvr2＝mω2r＝m2Tπ2r＝m(2πf)2r.
破
菜单
第四章 曲线运动 万有引力与航天
物理
2．计算天体的质量和密度
主
方法一：要计算某中心天体的质量，只要观测围绕该中
干 知
心天体运行的另一天体(包括人造天体，如卫星、飞船等)的一
合
高 频 考 点 突 破
v＝
GM
r
ω＝ T＝
GM 4r3π2r3⇒当
GM
an＝GMr2
r
v减小 增大时ωT增减大小
an减小
知 能 达 标 训 练
菜单
第四章 曲线运动 万有引力与航天
物理
[例1] (2011·浙江理综)为了探测 X 星球，载着登陆舱的探
主 干
测飞船在以该星球中心为圆心，半径为
高 频
(3)意义：第一宇宙速度是人造卫星的 最大 也是人造地球卫星的 最小 发射速度．
训 练
环绕速度，
考
点 突 破
2．第二宇宙速度(脱离速度)：v2＝ 挣脱 地球 引力束缚的最小发射速度．
11.2
km/s，使物体
菜单
第四章 曲线运动 万有引力与航天
物理
主
干 知
脱
3．第三宇宙速度(逃逸速度)：v3＝ 16.7 太阳 引力束缚的最小发射速度．
识 整
道半径变大，但卫星一旦进入新的轨道稳定运行，由
小，但重力势能、机械能均增加．
知 能
②当卫星的速度突然减小时，向心力mrv2减小，即万有引
达 标 训 练
力大于卫星所需的向心力，因此卫星将做向心运动，同样会
万有引力与航天课件
第四章 曲线运动 万有引力与航天
主干知识整合
物理
主
干
一、万有引力定律
知 识
1 ． 内 容 ： 自 然 界 中 任 何 两 个 物 体 都 相 互 吸 引 ， 引 力 的 大 小 与 物 体 的 质 量 m1 和 m2 的
整 成正比，与它们之间的距离r的
成反比．
合
2．表达式：F＝
，其中G＝
知
相同的
能
增大而 ，用公式表示为m＝
.
达
(2)在狭义相对论中，同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系 ．
标 训 练
m0
增大
1－vc 2
不同的
菜单
第四章 曲线运动 万有引力与航天
主
干
知
[自主检测]
识 整
3．下列说法中正确的是
合
A．经典力学适用于任何情况下的任何物体
B．狭义相对论否定了经典力学
识 整 合
同步轨道卫星(G、M、m 相同)，故 A 错误．由 Ek＝12mv2，v
知
＝
GRM，得 Ek＝G2MRm，且由 R 中＜R 同知，中圆轨道卫星
能 达 标
动能较大，故
B
正确．第一宇宙速度是卫星的最小发射速度，
训 练
高 频
故 C 错误．由 ω＝
考
点 D 错误．
突
破
答案 B
GRM3 可知，中圆轨道卫星角速度大，故
合 地描述了微观粒子运动的规律性，C正确．万有引力定律只适用于弱相互作用力，而对于强相
互作用力是不适用的，D错误．
知
答案 C
能 达
标
训
练
高 频 考 点 突 破
菜单
第四章 曲线运动 万有引力与航天
高频考点突破
物理
主
干
知
考点一： 应用万有引力定律分析天体的运动
识
整 合
[考点解读]
知
1．基本思路
能 达
无论是行星绕太阳的运动还是卫星绕行星的运动，均把
乘积N·m2/kg2，叫引力常量．
3．适用条件：公式适用于质点间的相互作用．也适用于两个质量分布均匀的球体间的 知
相互作用，但二此次时方r是
间的距离，一个均匀球体与球外一个质点的万有引力也适用，
Gmrm 其中r为 到质点间的距离．
12 2
6.67×10－11
能 达 标 训
练
高 频 考 点 突 破 两球心
km/s，使物体挣
识 整
4．地球同步卫星的特点
合
(1)轨道平面一定：轨道平面和 赤道 平面重合．
(2)周期一定：与 地球自转
周期相同，即 T＝ 24 h .
知 能
高 频 考
(3)高度一定：由 G(RM＋mh)2＝m4Tπ22(R＋h)得，离地面的高
3 度 h＝
G4MπT2 2－R.
达 标 训 练
点
突
破
(4)绕行方向一定：与 地球自转 的方向一致．
菜单
第四章 曲线运动 万有引力与航天
物理
[学有所悟]
主
干
知 识
如何理解第一宇宙速度？
整 合
1．由 v＝
GM知，星球的第一宇宙速度是由其质量和
R
知
半径决定的，不同星球的第一宇宙速度一般是不相同的．
能 达
2．由于在人造地球卫星发射过程中火箭要克服地球引力
达
的半径．
标
训
练
高 频 考 点 突 破
菜单
第四章 曲线运动 万有引力与航天
物理
[跟踪训练]
主 干
1．(2012·福建理综)一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆
知 识
周运动，其线速度大小为
v.假设宇航员在该行星表面上用弹
整 簧测力计测量一质量为 m 的物体重力，物体静止时，弹簧测
合
力计的示数为 N.已知引力常量为 G，则这颗行星的质量为 知
练
高
频 考
当稳定运行的卫星由于某种原因速度突然改变时(开启或关闭
点 突
发动机或空气阻力作用)，万有引力就不再等于向心力，卫星
破 将做变轨运行．
菜单
第四章 曲线运动 万有引力与航天
物理
主
①当 v 增大时，所需向心力 mvr2增大，即万有引力不足
干 知
以提供向心力，卫星将做离心运动，脱离原来的圆轨道，轨
点 突 破
由 GMRm2 ＝mg 可得：天体质量 M＝RG2g；
天体密度 ρ＝4π3GgR.
菜单
第四章 曲线运动 万有引力与航天
物理
3．天体运动中相关物理量的比较
主
做匀速圆周运动的卫星所受万有引力完全提供所需向心
干 知 识 整
力，即由 GMr2m＝mvr2＝mrω2＝m4Tπ22r＝man 可推导出：