【学习目标】
1、知道开普勒三大定律的有关内容。
2、理解万有引力定律,会应用万有引力定律求天体的质量和密度,重力加速度等。 3、知道人造地球卫星的运动,会分析卫星运行的线速度、角速度、周期和向心加速度随运行半径的变化关系。
4、知道三大宇宙速度,理解第一宇宙速度物理意义,会推导第一宇宙速度。 5、知道地球同步卫星的运行规律。
【重点难点】
1、万有引力定律的理解,应用万有引力定律求天体的质量和密度。
2、人造地球卫星的运动,卫星运行的线速度、角速度、周期和向心加速度随运行半径的变化规律。
【点击考点】 测试内容 万有引力定律 人造地球卫星 宇宙速度 测试要求 A A A
【使用说明及学法指导】
细读教材,根据预习案的提示先自学然后通过小组合作完成导学案。
【章节知识点回顾】
一、开普勒三定律.
1、开普勒第一定律:所有的行星围绕太阳运动的轨道都是_________,太阳处在所有椭圆的_________。
2、开普勒第二定律:对任意行星来说,他与太阳的连线在相等的时间内扫过_______的面积。
3、开普勒第三定律:行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值是一个常量k。 公式: _______________,其中r表示椭圆轨道的半长轴,T表示_____周期, k值是一个与中心天体_____ __的常量。
二、万有引力定律
1、内容:
2、公式:F= (引力常量G=6.67×10 Nm/Kg ,卡文迪许用扭秤装置测出) 3、万有引力适用范围
①万有引力定律只适用于质点间引力大小的计算,其中r为两质心间的距离
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②对于两个质量分布均匀的球体,r为两球心间的距离
三、万有引力定律的应用 1、天体质量的计算:G
Mm22mr= ; 质量M= 2Tr4342r3VR = 2、密 度 的 计 算:M= ; 23GT 当r=R时,有=
Mmv2 G2=m v= , 即v与r成反比
rr3、v、、T与万有引力 关系 G
Mm2=mr = , 即与r3成反比 2rMm22G2=mr; T= ,T与r3 成正比
TrMm2
G2=ma a= ,a与r成反比 r
四、人造卫星
第一宇宙速度(环绕速度)是最大环绕速度又是最小发射速度
v2 由mg= m 有,v1=
RMmv2GM宇 宙 速 度: G2=m V1== Km/s
rrr 第二宇宙速度(脱离速度) V2= Km/s
第三宇宙速度(逃逸速度) V3= Km/s
五、黄金代换式:由G
六、同步卫星(通讯卫星):
(1)同步卫星只能定点在___________ 上空,运转方向与____________方向相同。 (2)运行周期: 与地球自转周期____________ (3)距离地面高度h:由G2Mm=mg得:GM= R2MmRh2Mm2mRh,G2mg,得h36000km。
RT
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【课内探究案】
1.关于公式R/T=k,下列说法中正确的是( )
A.公式只适用于围绕太阳运行的行星 B.不同星球的行星或卫星,k值均相等 C.围绕同一星球运行的行星或卫星,k值不相等 D.以上说法均错
2.如图1所示,两个半径分别为r1和r2的球,均匀分布的质量分别为m1和m2,两球之间的距离为r,则两球间的万有引力大小为 ( ) A、G3
2
m1m2m1m2 B、 Gr2(rr1)2 C、Gm1m2m1m2 D、 G(rr2)2(rr1r2)2图1 3.关于环绕地球运转的人造地球卫星,有如下几种说法,其中正确的是( ) A.轨道半径越大,线速度越小,周期越长 B.轨道半径越小,线速度越大,周期越短 C.轨道半径越大,角速度越小,周期越长
D.轨道半径越小,角速度越大,周期越短
4.此次探测到的引力波信号产生于两个黑洞的合并。“天琴计划”是我国本土探测引力波的重大工程.目前正在推进中。该计划将发射三颗轨道高度都约为10万公里的地球卫星.对一个双白矮星系统产生的引力波进行探测。
(1)依据牛顿的理论,两黑洞之间万有引力的大小,与它们之间距离r满足
2
A.F与r成正比 B.F与r成正比
2
C.F与r成反比 D.F与r成反比
(2)“天琴计划”需要从地面发射三颗卫星,若发射时要先将卫星送入绕地球的椭圆轨道, 则卫星发射速度
A.等于第一宇宙速度 B.等于第二宇宙速度
C.介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间 D.介于第二宇宙速度和第三宇宙速度之间
5.如图所示,在地面上发射一个飞行器,进入近地圆轨道Ⅰ并绕地球运行,其发 射速度 v应满足( )
A.v<7.9km/s B.v=7.9km/s C.v=11.2km/s D.v>11.2km/s
6.月球表面重力加速度为地球表面的
1,一位在地球表面最多能举起质量为120kg的杠铃 6B.720kg的杠铃
的运动员,在月球上最多能举起( ) A.120kg的杠铃
C.重力600N的杠铃 D.重力720N的杠铃
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7.若已知某行星绕太阳公转的半径为r,公转的周期为T,万有引力常量为G,则由此可求( )
A.某行星的质量
B.太阳的质量
C.某行星的密度 D.太阳的密度 8.地球同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星:( )
A.它可以在地面上任一点的正上方,且离地心的距离可按需要选择不同值; B.它可以在地面上任一点的正上方,但离地心的距离是一定的; C.它只能在赤道的正上方,但离地心的距离可按需要选择不同值; D.它只能在赤道的正上方,且离地心的距离是一定的。
9.银河系中有两颗行星环绕某恒星运转,从望远镜中观察到它们的周期比为27:1,则它们的轨道半径比为( )
A.3:1 B.9:1 C.27:1 D.1:9
10.已知地球半径为R,地球自转角速度为ω,地球表面重力加速度为g,则在赤道上空,一颗相对于地面静止的通信卫星离地面的高度为 .
11.物体在地面上重力为G1,则它在高出地面为R(R为地球半径)处的重力G2= ,
此处的重力加速度g'= .(已知地球表面处重力加速度为g0) 12.已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,求 (1)在距地面高为h的轨道上的人造地球卫星的速度 (2)该卫星的周期T
13.宇宙中某星球的半径为地球的2倍,星球的质量为地球的2倍,若在该星球上发射一颗卫星,使其环绕该星运动。该卫星在该星附近轨道发射需最小速度是多少?
错题整理 反思 编写:冯兆堂
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