万有引力与航空航天 嫦娥探月精品PPT课件
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第四讲万有引力与航天-PPT精选.ppt
R r
工具
必修2 第四章 曲线运动 万有引力与航天
栏目导引
正确解答： 本题中涉及三个物体，其已知量 排列如下： 地球同步卫星：轨道半径r，运行速率v1，加速 度a1； 地球赤道上的物体：轨道半径R，随地球自转的 向心加速度a2； 近地卫星：轨道半径R，运行速率v2.
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必修2 第四章 曲线运动 万有引力与航天
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2.卫星的稳定运行与变轨运行分析
(1)圆轨道上的稳定运行
若卫星所受万有引力等于做匀速圆周运动的向心
力，将保持匀速圆周运动，即 GMr2m＝mvr2＝mrω2
＝mr2Tπ2 (2)变轨运行分析 当卫星由于某种原因速度突然改变时(开启或关闭 发动机或空气阻力作用)，万有引力就不再等于向 心力，卫星将做变轨运行.
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必修2 第四章 曲线运动 万有引力与航天
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卫星的在轨运行和变轨问题
1.卫星的轨道 (1)赤道轨道：卫星的轨道在赤道平面内．同步 卫星就是其中的一种. (2)极地轨道：卫星的轨道过南北两极，即在垂 直于赤道的平面内．如定位卫星系统中的卫星 轨道. (3)其他轨道：除以上两种轨道外的卫星轨道.
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必修2 第四章 曲线运动 万有引力与航天
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(4)高度一定：据 GMr2m＝m4Tπ22r 得 r＝ 3 G4MπT2 2＝ 4.24×104 km，卫星离地面高度 h＝r－R≈6R(为 恒量). (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.
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必修2 第四章 曲线运动 万有引力与航天
栏目导引
2使．物第体二挣宇脱宙__速地__度球__(脱引离力速束度缚)的：最v2小＝发__1射_1_.速2__度km．/s， 3k．m/第s，三使宇物宙体速挣度脱(逃__太逸__阳速__度引)力：束v3缚＝的__1最_6_.小_7_发_ 射 速度．
新人教版物理必修二：第6章《万有引力与航天》章末整合课件(共20张PPT)
mg0＝GRM20m，GM＝g0R02.因此 F 万＝（Rm0R＋20gh0）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． m(R0＋h)ω20＝（Rm0R＋20gh0）2，
高中物理·必修2·人教版
第6章万有引力与航天 章末整合
万
大
有
引
力
与
航
天
万 有 引 力 与 航 天
一、处理天体问题的基本思路及规律
1．天体问题的两步求解法 (1)建立一个模型：天体绕中心天体做匀速圆周运动，万有 引力提供向心力，即：F万＝F向． (2)写出两组式子：①GMr2 m＝mvr2＝mω2r＝m2Tπ2r＝ma； ②代换关系：天体表面GRM2m＝mg，空间轨道上GMr2 m＝ma.
受的万有引力小于所需要的向心力，即 GMRm21 ＜mRv221，而在圆 轨道时万有引力等于向心力，即 GMRm12 ＝mRv211，所以 v2＞v1； 同理，由于卫星在转移轨道上 Q 点做近心运动，可知 v3＜v4；
又由人造卫星的线速度 v＝
GM可知 r
v1＞v4，由以上所述可
知选项 D 正确；由于轨道半径 R1＜R2＜R3，因开普勒第三定
图1
A．“嫦娥二号”环月运行的周期比“嫦娥一号”大
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
答案 C
解析 根据万有引力提供向心力 GMr2m＝mvr2＝m4Tπ2 2r＝ma 可 得，v＝ GrM，T＝ 4GπM2r3，a＝GrM2 ，又嫦娥一号的轨道半 径大于嫦娥二号的，所以“嫦娥二号”环月运行的周期比“嫦
高中物理·必修2·人教版
第6章万有引力与航天 章末整合
万
大
有
引
力
与
航
天
万 有 引 力 与 航 天
一、处理天体问题的基本思路及规律
1．天体问题的两步求解法 (1)建立一个模型：天体绕中心天体做匀速圆周运动，万有 引力提供向心力，即：F万＝F向． (2)写出两组式子：①GMr2 m＝mvr2＝mω2r＝m2Tπ2r＝ma； ②代换关系：天体表面GRM2m＝mg，空间轨道上GMr2 m＝ma.
受的万有引力小于所需要的向心力，即 GMRm21 ＜mRv221，而在圆 轨道时万有引力等于向心力，即 GMRm12 ＝mRv211，所以 v2＞v1； 同理，由于卫星在转移轨道上 Q 点做近心运动，可知 v3＜v4；
又由人造卫星的线速度 v＝
GM可知 r
v1＞v4，由以上所述可
知选项 D 正确；由于轨道半径 R1＜R2＜R3，因开普勒第三定
图1
A．“嫦娥二号”环月运行的周期比“嫦娥一号”大
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
答案 C
解析 根据万有引力提供向心力 GMr2m＝mvr2＝m4Tπ2 2r＝ma 可 得，v＝ GrM，T＝ 4GπM2r3，a＝GrM2 ，又嫦娥一号的轨道半 径大于嫦娥二号的，所以“嫦娥二号”环月运行的周期比“嫦
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
人教版必修二第六章第一节万有引力与航天6.1ppt (共18张PPT)
周期（d）
87.97 224.7 365 687 4333 10759 30660 60148 27.3 1
K（km³ /d² ）
2.51×1019 2.51×1019 2.51×1019 2.51×1019 2.51×1019 2.51×1019 2.51×1019 2.51×1019
7.62×1013 7.62×1013
动手计算后，你得到了什么？ 所有行星的半长轴的三次方与周期的平方的比值都相等， 月球、卫星的比值也相等 K值与环绕天体无关，与中心天体有关
万有引力定律
• 在中学阶段，我们将椭圆轨道按照圆形轨 道处理，则开普勒定律描述为：
1.行星绕太阳运动的轨道 十分接近圆，太阳处在圆 心 2.对于某一行星来说，它绕 太阳做圆周运动的角速度 （或线速度的大小）不变， 即行星做匀速圆周运动 3.所有行星的轨道半径的 三次方跟公转周期的二次 方的比值都相等 即 R³/T²=k
91 90 90
12月22日 12月22日 12月22日
分析数据，你得到了什么？ 春天：93天 夏天：94天 秋天：90天 四季的时间是不相等的
冬天：88天
地球绕太阳的运动并不是完美的匀速圆周运动
万有引力定律
一、行星的运动
开普勒
开 普 勒 第 三 定 所有行星的轨道的半长轴的三次方跟 律 公转周期的二次方的比值（k）都相等
万有引力定律
行星/卫星
水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 月球 同步卫星
动手算一算
半长轴（×106km）
57.9 108.2 149.6 228 778 1426 2870 4497 0.3844 0.0424
万有引力定律
一、行星的运动
第4节---万有引力定律与航天(超好用)PPT优秀课件
地 球同步卫星与现在的相比( A )
A．距地面的高度变大 B．向心加速度变大
C．线速度变大
D．角速度变大
2.(单选)(2015·高考福建卷)如图，若两颗人造卫星 a 和 b 均绕地球做匀速圆周运动，a、b 到地心 O 的距离分别为
r1、r2，线速度大小分别为 v1、v2，则( A )
A.vv12＝
23
远地点---速度小，动能小
卫星变轨原理
使卫星v2加 ,使 m 速 R22 v到 GM R2 m
卫星在圆 轨道运行 速度V1
R
1
2
V2
mv12 R
G
Mm R2
2021/5/26
F引
θ＞900
v减
小
24
(单选)(2014·高考山东卷)2013 年 我国相继完成“神十”与“天宫”对接、 “嫦娥”携“玉兔”落月两大航天工程． 某航天爱好者提出“玉兔”回家的设想： 如图，将携带“玉兔”的返回系统由月球 表面发射到 h 高度的轨道上，与在该轨道绕月球做圆周运动的飞 船对接，然后由飞船送“玉兔”返回地球．设“玉兔”质量为 m， 月球半径为 R，月面的重力加速度为 g 月．以月面为零势能面，“玉 兔”在 h 高度的引力势能可表示为 Ep＝RGMR＋mhh，其中 G 为引力 常量，M 为月球质量．若忽略月球的自转，从开始发射到对接完 成需要对“玉兔”做的功为( D )
引力势能
②同一圆轨道卫星动能、势能、 机械能变化吗？
③相同质量不同圆轨道卫星动能、 势能、机械能有什么关系？
④同一椭圆轨道卫星动能、势能、 机械能变化吗？如何变化？
2021/5/26
18
(单选)(2014·高考天津卷)研究表明，地球自转在
第4章第四节《万有引力与航天》课件-220页PPT资料
第4章 曲线运动 万有引力与航天
基
课
础 知
2．物体受到的重力随离地面高度的变化而变
堂 互
识
动
梳 理
化．在地面上，mg＝GMR2m；在 h 高度处 mgh
讲 练
经 典
＝RG＋Mmh2，所以 gh＝(R＋R h)2g，随高度的增加，
知 能
题 型
重力加速度减小．
优 化
探
演
究
练
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优第化四方案节系列丛万书 有引力与航第天4章 曲线运动 万有引力与航天
基
课
础
堂
知
互
识
动
梳
讲
理
练
经
知
典
能
题
优
型
化
探
演
究
练
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• sina 2019年10月22日 08:23 • 美国宇航局获得的船底座星云的一
张最新图片，这是银河的人马座-船 底座旋臂里一个形成恒星的区域,美 国宇航局的科学家已经获得距离地 球几百万光年的恒星诞生地的详细 画面。他们通过对钱德拉X射线天文 台传回的图片进行分析，现在认为 一些巨型恒星已经“自杀”。他们 注意到，北部名叫Trumpler 15的一 个星簇里的X射线源已经缩小，因此 他们认为，一些恒星已经在超新星 爆炸过程中被摧毁。发现6颗潜在的 中子星(恒星发生超新星爆炸留下的 密集核子)，为证明船底座里的超新 星活动正在加剧提供了新证据。以 前的观察仅在这个星座里发现1颗中 子星。
探
究 第三
这是物体挣脱地球引力束缚的最小发 知
11.2
射速度，若11.2 km/s≤v<16.7 km/s，
(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
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运载火箭
发射到环绕月球的示意图
与嫦娥一号的比较
进入实验轨道拍照
嫦娥三号（未发射）
祝同学们学习进步 勇攀高峰！
ng, this course is expected to bring you value and help
为方便学习与使用课件内容，课件可以在下载后自由编辑， 请根据实际情况调整
第一宇宙速度： v=7.9km/s 第二宇宙速度： v=11.2km/s 第三宇宙速度： v=16.7km/s
运载火箭 工作原理
中国运载火箭家族
发射地点
中国探月工程
嫦娥一号
嫦娥二号
嫦娥三号
嫦娥一号
“嫦娥一号”月球探测卫星于2007年10月24日在西昌 卫星发射中心由“长征三号甲”运载火箭发射升空。 运行在距月球表面200千米的圆形极轨道上执行科 学探测任务。
万有引力与航空航天
----嫦娥探月
阿波罗8号从月球返航的途 中，当地面控制中心问及“是 谁在驾驶”的时候，指令长这 样回答：“我想现在是牛顿在 驾驶”
万有引力：
F
G
Mm r2
其中，F为力，G为引力常量，M、m 为物体的质量，r为两物体之间的距离。
三个宇宙速度
牛顿在思考万有引力定律时就曾想过，从高山上水平抛出 物体，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远。如 果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动， 成为人造地球卫星，那么这个速度应该有多大？
在嫦娥一号上搭载了8种24台科学探测仪器， 重130千克，即微波探测仪系统、γ射线谱仪、 X射线谱仪、激光高度计、太阳高能粒子探测 器、太阳风离子探测器、CCD立体相机、干涉 成像光谱仪。
2009年3月1日16时13分，嫦娥一号卫星在控制下成 功撞击月球。为我国月球探测的一期工程，划上 了圆满句号。
发射到环绕月球的示意图
月球图像
任务结束
嫦娥二号
“嫦娥二号”于2010年10月1日18时59分57秒在西 昌卫星发射中心发射升空，并获得了圆满成功 。
“嫦娥二号”主要任务是获得更清晰、更详细的 月球表面影像数据和月球极区表面数据，卫星 上搭载的CCD照相机的分辨率将更高，其他探 测设备也将有所改进。为“嫦娥二号”实现月球 软着陆进行部分关键技术试验，并对嫦娥二号 着陆区进行高精度成像。进一步探测月球表面 元素分布、月壤厚度、地月空间环境等。