万有引力与航天 ppt课件

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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

四章第4单元万有引力与航天(64张ppt)

[尝试解题] 因各小行星到太阳中心的距离不同，皆大于地球到太 v2 Mm 2π 2 阳中心的距离，根据万有引力公式 G r2 ＝m r ＝m( T ) r ＝ma，知太阳对各小行星的引力不相同，各小行星绕太阳 GM 运动的周期均大于一年，则选项 A、B 错误，由 a＝ r2 和 GM v ＝ r ，r 越小，a 越大，r 越大，v 越小，则选项 C 正
万有引力定律
[想一想]
(1)开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳运动，
也适用于卫星绕地球运动，若一颗卫星绕地球做椭圆轨道运
动，则它在近地点和远地点的速度大小关系如何？ (2)请根据万有引力定律和牛顿第二定律分析地球表面上不同质量的物体的重力加速度大小关系。
提示： (1)由于卫星与地球的连线在单位时间内扫过的面积相等，故卫星在近地点的速度大于在远地点的速度。
[例1]
(2012· 浙江高考)如图4－4－1所示，在火星
与木星轨道之间有一小行星带。假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动。下列说法正确的是( )
图 4－ 4－ 1
A．太阳对各小行星的引力相同 B．各小行星绕太阳运动的周期均小于一年 C．小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心加速度值 D．小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值
2
确，D 错误。 [答案] C
(1)不同轨道上运行的卫星的加速度、线速度、角速度、周期可以比较大小，但不同轨道上卫星的质量
及所受的万有引力大小无法比较。
(2)要熟记经常用到的常数，如地球自转一周为一天，绕太阳公转一周为一年，月球绕地球公转一周为一月(27.3天)等。
天体质量和密度的估算
(1)利用天体表面的重力加速度 g 和天体半径 R。 Mm gR2 由于 G R2 ＝mg，故天体质量 M＝ G ，天体密度 ρ M M 3g ＝ V ＝4 ＝4πGR。 3 π R 3 (2)通过观察卫星绕天体做匀速圆周运动的周期 T 和

人教版高中物理必修二第六章《万有引力与航天》精品课件(共58张PPT)

（3）不仅从事运动学研究还从事天体力学的研究
开普勒对天上运动的研究与伽利略对地上运动的研究一起为牛顿定律及其世界体系的建立奠定了基础。
托勒密 (约90—168) 哥白尼（1473—1543）第谷（1546—11630）笛卡尔（1596-1650）胡克（1635－1703）牛顿（1643—1727）哈雷（1656-1742）卡文迪许（1731-1810）
物理必修2
第六章《万有引力与航天》
一、本章教材概述：
（1）从知识结构上看，本章教材是应用牛顿运动定律和曲线运动的知识研究天体运动。牛顿运动定律和万有引力定律构成了牛顿力学的核心内容。本章前三节内容充分展现了万有引力定律发现的科学过程，也向我们展现了前辈科学家富有创造而又严谨的科学思维。教学中可以充分利用这些材料进行物理学史及物理研究方法教育，培养学生的科学素养进而发展学生的科学思维能力。
似的视为圆运动（2）规律：根据圆周运动的相关规律写出
动力学方程
v2 F m r
（3）周期：注意到圆周运动线速度与周期间 2r 的关系 v T
（4）向心力表达式：（5）开普勒第三定律 r与T之间的相关性，消T
3 m r 2 F 4 T 2 r2
r3 k 2 T
二、本章知识结构
开普勒三定律天体运动
天体质量
天体密度
双星万有引力定律
环绕速度运行周期
牛顿运动定律
人造地球卫星宇宙速度
重力加速度同步卫星
三、教学建议
课时分配建议第一第一节单元第二节
第三节行星的运动太阳与行星间的引力万有引力定律万有引力理论的成就宇宙航行 3课时 1课时 1课时 1课时万有引力定律的建立过程。

人教版必修二第六章万有引力与航天 6.2 太阳与行星间的引力(19张PPT)

问题3：不同行星的公转周期是不同的，引力跟太阳与行星间的距离关系的表达式中不应出现周期T，如何消去 3 周期T? r 消去T
4 km F 2 r
2
科学探究
mv F r
2
行星运行速度v不容易观测？怎么办？
消去v
开普勒第三定律
2 r v T
4 mr F 2 T
2
消去T
r ＝k 2 TT容易观测到；行星绕太阳公转周期
知开普勒三定律识回开普勒第一定律——轨道定律顾所有行星绕太阳运动的轨道都是椭
圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
行星太阳
v
开普勒第二定律——面积定律
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;
开普勒第三定律——周期定律
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.
6、若两颗行星的质量分别为M和m，它们绕太阳运行的轨道半径分别为R和r，则它们的公转周期之比为 ( )．
A. C.解析ຫໍສະໝຸດ M m MR mrB.
R3 r3
3 R2 D. r2
Mm 2π 2 根据牛顿第二定律得：G 2 ＝mrω ，又 T＝ ω ，联 r 4π2r3 T1 则它们的公转周期之比为：＝ GM ， T2 R3 . r3
m M A．由 F∝ 2 和 F′∝ 2 知 F∶F′＝m∶M r r B．F 和 F′大小相等，是作用力与反作用力 C．F 和 F′大小相等，是同一个力 D．太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力
解析 F和F′大小相等，方向相反，是一对作用力和反作用力，A、C错误，B正确；太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力，故D正确．答案 BD

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．

《万有引力定律》万有引力与宇宙航行PPT

➢ 行星对太阳的引力:
m F
r2
太阳对行星的引力跟受力星体的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比.
类比
牛
法三
F'
M r2
行星对太阳的引
力F′跟太阳的质
行星
量成正比，与行
FF
星、太阳距离的
′
太阳
二次方成反比.
➢万有引力定律：
1、内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，
引力的方向在它们的连线上，引力的大小跟这
【答案】 C
题8［2019·广东仲元中学高一检测］地球的半径为R，
某卫星在地球表面附近所受万有引力为F，则该卫星
在离地面高度D约6R的轨道上受到的万有引力约为
（）
1F 36
1F 49
A. 6F
B. 7F C.
D.
题9 两个质量分布均匀、密度相同且大小相同的实心小球紧靠在一起，它们之间的万有引力为F，如图所示。现将其中一个小球挖去半径为原球半径的球，并按如图所示的方式紧靠在一起（三个球心在一条直线上），试计算它们之间的万有引力大小。
题13［2019•山东泰安高三模拟］某
一行星表面附近有颗卫星做匀速圆周
运动，其运行周期为T。假设航天员
在该行星表面上用弹簧测力计测量一
质量为m的物体重力。物A 体静止时，
弹簧测力计的示数为N，则这颗行星
的半4NT2径m2 为（
）
NT 4 4 2m
A.
4 2m NT 2
4 2m NTB4 .
C.
D.
题14［2019·河南洛阳高一检测］载人火箭竖直升空的加速度为a=50
常考题型
题组一月----地检验

(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

《万有引力定律》万有引力与宇宙航行PPT优质课件

27
[针对训练3] 同步卫星距离地面的高度约为地球半径的6倍，那么，某卫星在同步轨道上运行时受到的引力是它在地面上受到的引力的n倍，则n等于( )
A.7 解析
1
1
B.49
C.36
D.49
该卫星在同步轨道上受到的万有引力 F1＝G（6RM＋mR）2＝G49MRm2 ，该卫星在
地面上受到的万有引力 F2＝GMRm2 ，n＝FF12＝419，故 B 正确，A、C、D 错误。答案 B
23
核心要点二万有引力定律的简单应用 1.任何两个物体间都存在着万有引力，但 F＝Gmr1m2 2有其适用范围，在计算万有引
力的大小时注意判断是否符合适用条件。 2.在应用万有引力定律表达式 F＝Gmr1m2 2进行有关计算时，r 是指两质点(或两球心，
或质点与球心)之间的距离，而不是两物体(球)之间的距离。
理的热情。
2
知识点一行星与太阳间的引力 [观图助学]
(1)为什么苹果从树上落向地面而不飞上天空？
(2)在我们周围物体都要受到地球引力的作用，那么地球也受到太阳的引力作用吗？为什么地球不会落到太阳的表面，而是环绕太阳转动？
3
1.推导过程如右图所示，设行星的质量为m，速度为v，行星与太阳间的距离为r，则行星绕太 v2 阳做匀速圆周运动的向心力为F＝____m__r____①
25
解析根据 F＝GMRm2 ，可得FF太月阳＝MM太月阳·RR太22月阳，代入数据可知，太阳对地球上相同质量海水的引力远大于月球对其的引力，则 A 正确，B 错误；由于月心到不同区域海水的距离不同，所以引力大小有差异，C 错误，D 正确。答案 AD
26
[针对训练2] 如图所示，两球间的距离为r，两球的质量分布均

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菜单
第四章曲线运动万有引力与航天
物理
[学有所悟]
主
如何理解两物体间的万有引力？
干知
1．两个物体间相互作用的万有引力是一对作用力和
识整
反作用力，它们大小相等，方向相反，分别作用于两个物
合体上．
知
2．在通常情况下，万有引力非常小，只有在质量巨能
达
大的星球间或天体与天体附近的物体间，它的存在才有实标
知
颗同质量的同步轨道卫星(轨道半径为4.2×107 m)相比
能
达
A．向心力较小
标训
B．动能较大
练
高频
C．发射速度都是第一宇宙速度
考
点
D．角速度较小
突
破
菜单
第四章曲线运动万有引力与航天
物理
三、经典时空观和相对论时空观
主
1．经典时空观
干知
(1)在经典力学中，物体的质量是不随运动状态而改变
识整
高频
的发射速度就越大，即 v 发射＞v 环绕，所以近地人造地球卫星的
考速度(即第一宇宙速度)是最大环绕速度，也是人造卫星的最小
点突
发射速度．
破
菜单
第四章曲线运动万有引力与航天
物理
主干
[自主检测]
知
识
2．(2012·四川理综)今年4月30日，西昌卫星发射中心
整
合发射的中圆轨道卫星，其轨道半径为2.8×107 m．它与另一
物理
主
干
知识
解析经典力学只适用于宏观、低速、弱引力的情况，
整
合 A错误．狭义相对论没有否定经典力学，在宏观低速情况下，
知
相对论的结论与经典力学没有区别，B错误．量子力学更正能
达
确地描述了微观粒子运动的规律性，C正确．万有引力定律标训
只适用于弱相互作用力，而对于强相互作用力是不适用的，练
高频
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．
D错误．
考点
答案 C
突
破
菜单
第四章曲线运动万有引力与航天
物理
高频考点突破
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
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
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
标训
做功，因此将卫星发射到离地球越远的轨道，在地面上所需练
的．
合
(2)在经典力学中，同一物理过程发生的位移和对应时知
间的测量结果在不同的参考系中是相同的．
能
达
2．相对论时空观
标
训
(1)在狭义相对论中，物体的质量随物体的运动速度的练
高
m0
频考点突
增大而增大，用公式表示为m＝
1－vc2 .
破
(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中是不同的．
距离r2的．二表达次式方：成F反＝比G．mr1m2，2 其中G＝6.67×10－11N·m2/kg2，
能达标训
叫引力常量．
练
高频
3．适用条件：公式适用于质点间的相互作用．也适
考
点用于两个质量分布均匀的球体间的相互作用，但此时r是
突
破两球心间的距离，一个均匀球体与球外一个质点的万有引
力也适用，其中r为球心到质点间的距离．
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 km/s，使物体挣太阳引力束缚的最小发射速度．
识整
4．地球同步卫星的特点
物理
二、宇宙速度及同步卫星
主
干
知
1．第一宇宙速度(环绕速度)
识整
(1)定义：第一宇宙速度是指人造卫星在地面附近绕地
合球做匀速圆周运动所具有的速度．
知
(2)推导：由 GMRm2 ＝ mg
＝mRv2得：v＝
GM＝
gR ＝
能达
R
标
7.9 km/s.
训练
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．
菜单
第四章曲线运动万有引力与航天
物理
主
干
知识
[自主检测]
整合
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
知能
B．狭义相对论否定了经典力学
达标
训
C．量子力学能够描述微观粒子运动的规律性
练
高频
D．万有引力定律也适用于强相互作用力
考
点
突
破
菜单
第四章曲线运动万有引力与航天
主
干
知识
1．(2012·课标)假如地球是一半径为 R、质量分布均匀的
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
破
D.R－R d2
菜单
第四章曲线运动万有引力与航天
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
[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
训
际的物理意义，故在分析地球表面上物体受力时，不考虑练
高地面上物体间的万有引力，只考虑地球对地面上物体的万
频
考有引力．
点突
3．两物体间的万有引力只与它们本身的质量以及它
破们之间的距离有关，而与所在空间的性质无关，也与周围
有无其他物体无关．
菜单
第四章曲线运动万有引力与航天
物理
[自主检测]
第四章曲线运动万有引力与航天
ห้องสมุดไป่ตู้
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
物理
主干知识整合
主
干知
一、万有引力定律
识整
1．内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力
合的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间的知

万有引力与航天 ppt课件

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