1、第第3 3課時萬有引力定律人造衛星課時萬有引力定律人造衛星 知識梳理知識梳理考點透析考點透析知識梳理知識梳理 教材導引教材導引 以題扣點以題扣點教材導讀教材導讀1.1.卡文迪許把他自己的實驗說成是可以卡文迪許把他自己的實驗說成是可以“稱量地球的質量稱量地球的質量”. .教教材中是怎樣推導公式材中是怎樣推導公式, ,能讓卡文迪許來稱量地球質量的能讓卡文迪許來稱量地球質量的? ?2.2.牛頓曾想過牛頓曾想過, ,把物體從高山上水平拋出把物體從高山上水平拋出, ,如果速度足夠大如果速度足夠大, ,物物體就不再落回地面體就不再落回地面, ,它將繞地球運動它將繞地球運動, ,成為人造地球衛星成為人造地球

2、衛星. .閱讀閱讀教材教材, ,你怎樣幫牛頓把這個速度求出來你怎樣幫牛頓把這個速度求出來? ?基礎提點基礎提點知識點一知識點一萬有引力定律萬有引力定律1.1.內容內容: :自然界中任何兩個物體都相互吸引自然界中任何兩個物體都相互吸引, ,引力的方向在它們引力的方向在它們的連線上的連線上, ,引力的大小與物體的質量引力的大小與物體的質量m m1 1和和m m2 2的乘積成的乘積成 、與、與它們之間距離它們之間距離r r的二次方成的二次方成 . .正比正比反比反比3.3.適用條件適用條件(1)(1)公式適用于公式適用于 間的相互作用間的相互作用. .當兩個物體間的距離遠遠大當兩個物體間的距離遠遠大

3、于物體本身的大小時于物體本身的大小時, ,物體可視為質點物體可視為質點. .(2)(2)質量分布均勻的球體可視為質點質量分布均勻的球體可視為質點,r,r是是 的距離的距離. .質點質點兩球心間兩球心間C C解析解析: :萬有引力公式雖然是牛頓由天體的運動規律得出的萬有引力公式雖然是牛頓由天體的運動規律得出的, ,但牛頓又將但牛頓又將它推廣到了宇宙中的任何物體它推廣到了宇宙中的任何物體, ,適用于計算任何兩個質點間的引力適用于計算任何兩個質點間的引力. .當當兩個物體間的距離趨近于兩個物體間的距離趨近于0 0時時, ,兩個物體就不能視為質點了兩個物體就不能視為質點了, ,萬有引力萬有引力公式不再

4、適用公式不再適用. .兩物體間的萬有引力也符合牛頓第三定律兩物體間的萬有引力也符合牛頓第三定律. .公式中引力公式中引力常量常量G G的值是卡文迪許在實驗室里用實驗測定的的值是卡文迪許在實驗室里用實驗測定的, ,而不是人為規定的而不是人為規定的. .故選項故選項C C正確正確. .宇宙速度宇宙速度知識點二知識點二(1)(1)第一宇宙速度第一宇宙速度: :人造地球衛星在人造地球衛星在 環繞地球做勻速環繞地球做勻速圓周運動時具有的速度圓周運動時具有的速度, ,其大小為其大小為v v1 1= = km/s.km/s.1.1.環繞速度環繞速度( (第一宇宙速度第一宇宙速度) ) 地面附近地面附近7.9

5、7.9(3)(3)第一宇宙速度既是發射衛星的第一宇宙速度既是發射衛星的 發射速度發射速度, ,也是衛星也是衛星繞地球運行的繞地球運行的 環繞速度環繞速度. .2.2.第二宇宙速度第二宇宙速度( (脫離速度脫離速度):):使物體掙脫使物體掙脫 引力束縛的引力束縛的最小發射速度最小發射速度, ,其大小為其大小為v v2 2= = km/s.km/s.3.3.第三宇宙速度第三宇宙速度( (逃逸速度逃逸速度):):使物體掙脫使物體掙脫 引力束縛的引力束縛的最小發射速度最小發射速度, ,其大小為其大小為v v3 3= = km/s.km/s.最小最小最大最大地球地球11.211.2太陽太陽16.716.

6、7【試練【試練2 2】 關于地球的第一宇宙速度關于地球的第一宇宙速度, ,下列表述正確的是下列表述正確的是( ( ) )A.A.第一宇宙速度又叫環繞速度第一宇宙速度又叫環繞速度B.B.第一宇宙速度又叫脫離速度第一宇宙速度又叫脫離速度C.C.第一宇宙速度跟地球的質量無關第一宇宙速度跟地球的質量無關D.D.第一宇宙速度跟地球的半徑無關第一宇宙速度跟地球的半徑無關A A人造地球衛星人造地球衛星知識點三知識點三1.1.人類發射的繞地球運行的所有航天器均可稱為人造地球衛星人類發射的繞地球運行的所有航天器均可稱為人造地球衛星, ,它們的軌道平面一定通過地球它們的軌道平面一定通過地球 . .2.2.極地衛星

7、和近地衛星極地衛星和近地衛星(1)(1)極地衛星運行時每圈都經過極地衛星運行時每圈都經過 , ,極地衛星可以實現極地衛星可以實現全球覆蓋全球覆蓋. .(2)(2)近地衛星是在地球表面附近環繞地球做勻速圓周運動的衛近地衛星是在地球表面附近環繞地球做勻速圓周運動的衛星星, ,其運行的軌道半徑可近似認為等于其運行的軌道半徑可近似認為等于 的半徑的半徑. .球心球心南北兩極南北兩極地球地球3.3.地球同步衛星地球同步衛星(1)(1)軌道平面一定軌道平面一定: :軌道平面和軌道平面和 平面重合平面重合. .(2)(2)周期一定周期一定: :與地球與地球 周期相同周期相同, ,即即T=24 h=8 640

8、0 s.T=24 h=8 6400 s.(3)(3)高度一定高度一定: :離地面高度離地面高度h=r-R6R(Rh=r-R6R(R為地球半徑為地球半徑).).(4)(4)繞行方向一定繞行方向一定: :與地球與地球 的方向一致的方向一致. .赤道赤道自轉自轉自轉自轉A A 經典時空觀和相對論時空觀經典時空觀和相對論時空觀知識點四知識點四1.1.經典時空觀經典時空觀(1)(1)在經典力學中在經典力學中, ,物體的質量是不隨物體的質量是不隨 而改變的而改變的. .(2)(2)在經典力學中在經典力學中, ,同一物理過程發生的位移和對應時間的測量同一物理過程發生的位移和對應時間的測量結果在不同的參考系中

9、是結果在不同的參考系中是 的的. .運動狀態運動狀態相同相同增大增大 (2)(2)在狹義相對論中在狹義相對論中, ,同一物理過程發生的位移和對應時間的同一物理過程發生的位移和對應時間的測量結果在不同的參考系中是測量結果在不同的參考系中是 的的. .3.3.狹義相對論的兩條基本假設狹義相對論的兩條基本假設(1)(1)相對性原理相對性原理: :在不同的慣性參考系中在不同的慣性參考系中, ,一切物理規律都是一切物理規律都是 的的. .(2)(2)光速不變原理光速不變原理: :不管在哪個慣性系中不管在哪個慣性系中, ,測得的真空中的光測得的真空中的光速都是速都是 的的. .不同不同不同不同不變不變CD

10、CD 考點透析考點透析 突破重難突破重難 課堂探究課堂探究天體質量和密度的估算天體質量和密度的估算考點一考點一3.3.注意注意(1)(1)天體質量估算中常有隱含條件天體質量估算中常有隱含條件, ,如地球的自轉周期為如地球的自轉周期為24 h,24 h,公轉周期為公轉周期為365365天天, ,月球繞地球公轉周期約月球繞地球公轉周期約2727天等天等. .(2)(2)注意黃金代換式注意黃金代換式GM=gRGM=gR2 2的應用的應用. .D D思路探究思路探究: : (1)“ (1)“嫦娥一號嫦娥一號”為何能繞月球轉動為何能繞月球轉動? ?答案答案:“:“嫦娥一號嫦娥一號”接近月球時月球對它的引

11、力滿足了接近月球時月球對它的引力滿足了“嫦嫦娥一號娥一號”繞月球運行的需要繞月球運行的需要. .(2)“(2)“嫦娥一號嫦娥一號”繞月球轉動的軌道半徑是多少繞月球轉動的軌道半徑是多少? ?答案答案: :月球半徑與距月球表面高度之和月球半徑與距月球表面高度之和. .誤區警示誤區警示 估算天體質量或密度的關鍵點估算天體質量或密度的關鍵點(1)(1)利用萬有引力提供天體做圓周運動的向心力估算天體質利用萬有引力提供天體做圓周運動的向心力估算天體質量時量時, ,估算的只是中心天體的質量而非環繞天體的質量估算的只是中心天體的質量而非環繞天體的質量. .B B 衛星運行參量的分析與計算衛星運行參量的分析與計

12、算考點二考點二2.2.赤道上的物體、近地衛星、同步衛星之間的關系比較赤道上的物體、近地衛星、同步衛星之間的關系比較見附表見附表BCBC 思路探究思路探究: : (1)a (1)a物體做圓周運動的向心加速度是什么力產生的物體做圓周運動的向心加速度是什么力產生的? ?答案答案: :地球對物體的萬有引力和地面支持力的合力產生的地球對物體的萬有引力和地面支持力的合力產生的. .(2)b(2)b、c c運動的線速度應由哪個關系式確定運動的線速度應由哪個關系式確定? ?C C 衛星變軌問題分析衛星變軌問題分析考點三考點三BDBD 思路探究思路探究: : “神舟十號神舟十號”加速后將做什么運動加速后將做什么

13、運動? ?答案答案:“:“神舟十號神舟十號”加速后加速后, ,由于萬有引力小于所需的向心力由于萬有引力小于所需的向心力, ,將做離心運動將做離心運動. .BCBC 雙星問題雙星問題考點四考點四 B B 思路探究思路探究: : (1)(1)雙星系統具有怎樣的運動情形雙星系統具有怎樣的運動情形? ?答案答案: :一般雙星系統遠離其他天體可認為所受外力為零一般雙星系統遠離其他天體可認為所受外力為零, ,它們它們會在其間的萬有引力作用下繞它們連線上的某點做勻速圓周會在其間的萬有引力作用下繞它們連線上的某點做勻速圓周運動運動. .(2)(2)一般雙星的質量不同一般雙星的質量不同, ,它們所需向心力、運行周期相同嗎它們所需向心力、運行周期相同嗎? ?答案答案: :向心力、運行周期一定相同向心力、運行周期一定相同. .誤區警示誤區警示 處理雙星問題的易錯點處理雙星問題的易錯點(1)(1)不能區分