版人教物理必修二同步配套课件：第六章 万有引力与航天+习题课6 (共23张PPT)

B.天宫二号在椭圆轨道的B点的向心加速度大于在预定圆轨道
上B点的向心加速度
C.天宫二号在椭圆轨道的B点的速度大于在预定圆轨道上的B点
的速度
D.根据题目所给信息,可以计算出地球质量
一
二
解析:天宫二号从B点沿椭圆轨道向A点运行的过程中,速度在变
大,故受到的地球引力为动力,所以A正确。在B点天宫二号产生的
2
等于重力,故有 G 2 =m =mg。


(2)地球同步卫星:相对于地面静止,它的周期T=24 h,所以它只能
位于赤道正上方某一确定高度h,故地球上所有同步卫星的轨道均
相同,但它们的质量可以不同。
一
二
【例1】 “静止”在赤道上空的地球同步气象卫星把广阔视野内
的气象数据发回地面,为天气预报提供准确、全面和及时的气象资
4π 2 (+ℎ)
时间为 t,故周期为 T= ,根据万有引力提供向心力 G(+ℎ)2 =m
4π 2 (+ℎ)3
得地球的质量 M=
答案:AD
2
=
4π 2 2 (+ℎ)3
2
,故 D 正确。
2
,
然后在P点点火,使卫星加速,让卫星做离心运动,
进入轨道2,到达Q点后,再使卫星加速,进入预定轨道3。
回收过程:与发射过程相反,当卫星到达Q点时,使卫星减速,卫星
由轨道3进入轨道2,当到达P点时,再让卫星减速进入轨道1,再减速
到达地面。
一
二
【例2】(多选)我国成功发射空间实验室“天宫二号”的过程如下:
本章整合
本章知识可分为四个组成部分。第一部分:人类对行星运动规律
的认识;第二部分:万有引力定律;第三部分:万有引力定律的应用;第

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

THE END 17、一个人如果不到最高峰，他就没有片刻的安宁，他也就不会感到生命的恬静和光荣。2021/3/172021/3/172021/3/172021/3/17
谢谢观看
V3=16.7km/s V2=11.2km/s
地球
V1=7.9km/s
11.2km/s>v>7.9km/s
四、同步卫星（通讯卫星）
1.特点：
①定周期（频率、转速）（与地 球自转的周期相同，即T=24h）
②定高度（到地面的距离相同， 即h=3.6×107m）
③定在赤道的正上方某点（相对 于地球静止）。
所有的行星围绕太阳运动的轨 道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的 一个焦点上。
1.地心说和日心说 2.开普勒三定律 ①开普勒第一定律 （轨道定律）
②开普勒第二定律 （面积定律）
对于每一个行星 而言，太阳和行星的 联线在相等的时间内 扫过相等的面积。
1.地心说和日心说 2.开普勒三定律 ①开普勒第一定律 （轨道定律）
(3)第二宇宙速度：当物体的速度大于或 等于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的引 力，不在绕地球运行。我们把这个速度叫 第二宇宙速度。达到第二宇宙速度的物体 还受到太阳的引力。
(4)第三宇宙速度：如果物体的速度等于或
大于16.7km/s，物体就摆脱了太阳引力的束 缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。我们把 这个速度叫第三宇宙速度。
3.卫星的超重和失重
9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2021/3/172021/3/17Wednesday, March 17, 2021
10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2021/3/172021/3/172021/3/173/17/2021 2:29:36 PM 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2021/3/172021/3/172021/3/17Mar-2117-Mar-21 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2021/3/172021/3/172021/3/17Wednesday, March 17, 2021 13、志不立，天下无可成之事。2021/3/172021/3/172021/3/172021/3/173/17/2021

的规律是怎么得到的?
v2
F m
r
v 2r
T
F
m r2
r3 T2 K
F m v2
解：根据匀速圆周运动的公式：
r
2r
v
T
F
m
4 2
T2
r
根据开普勒第三定律： F
4 2km
T2
r
其中F
Gm r2
3、自己查找月—地距离、月球公转周期等数据，计算月球公转的向心加速 度。你得到的计算值相当于地面附近自由落体加速度的多少分之一？
解：这节的讨论属于根据物体的运动探究它受的力。前 一章平抛运动的研究属于已知受力探究它的运动。而圆 周运动的研究属于根据物体的运动探究它的受力。
2、在探究太阳对行星的引力的规律时，我们 以左边的三个等式为根据，得出了右边的 关
系式。左边的三个等式有的可以在实验室中验证，有的则不能。这个无法在实验 室验证
(5 104
2.01040 2.01039 3.0108 365 24 3600)2
N
1.191028 N
可见天体之间的万有引力是很大的。
3、一个质子由两个u夸克和一个d夸克组成。一个夸克的质量是7.1×1030kg，求两个夸克相距1.0×10-16m时的万有引力?
解：
微观粒子间的万有引力非常小，有时 可以忽略不计。
6.4万有引力理论的成就
课后习题讲解
问题与练习解答：
1、已知月球的质量是7.3·×1022kg，半径是1.7×103km，月 球表面的自由落体加速度有多大？这对宇航员在月球表面的行 动会产生什么影响?
解： 在月球表面有
G
M 月m R月2
mg月
得到：g月

而减小,重力逐渐增大,直到等于地球对物体的万有引力。
(2)重力、重力加速度与高度的关系。
由于地球的自转角速度很小,所以一般情况下可忽略自转的影响。


①在地球表面:mg=G 2 ,g= 2 ,g 为常数。


②在距地面 h 处:mg'=G(+ℎ)2 ,g'=(+ℎ)2 ,高度 h 越大,重力越小,重力
3.万有引力定律
核心素养培养目标
1.知道地球上的重物下落与
天体运动的统一性,知道万
有引力定律的适用范围。
2.理解万有引力定律的含义,
会用万有引力定律解决ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ单
的引力计算问题。
3.了解引力常量 G 的测定在
科学历史上的重大意义。
核心素养形成脉络
自主阅读
自我检测
一、月—地检验
1.检验目的:维持月球绕地球运动的力与地球上苹果下落的力是
1
减小到原来的8,可采用的方法是(
)
A.使两物体的质量各减小一半,距离保持不变
B.使两物体质量各减小一半,距离增至原来的 2 倍
1
C.使其中一个物体质量减为原来的2,距离增至原来的 2 倍
1
D.使两物体质量及它们之间的距离都减为原来的2
1 2
解析:根据万有引力定律公式 F=G 2 可知,选项 C 正确。
力又是多少呢?
要点提示两个挨得很近的人,不能看作质点,不能根据万有引力
定律求他们间的万有引力。小球放到地球的中心,万有引力定律已
不适用。地球的各部分对小球的吸引力是对称的,小球受的万有引
力是零。
探究一
探究二
知识归纳

的适用条件
2

（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。

新课标导学
物理
必修2 ·人教版
人教版物理必修二同步导学精品第六章万有引力与航天第6 节
第六章
万有引力与航天 第六节 经典力学的局限性
人教版物理必修二同步导学精品第六章万有引力与航天第6 节
※
了解经典力学的适用范围
※
了解相对论和量子力学理论
认识到知识的变化性与无穷性，培养献身于科学的时 ※
代精神
人教版物理必修二同步导学精品第六章万有引力与航天第6 节
人教版物理必修二同步导学精品第六章万有引力与航天第6 节
1
课前预习
2
课内探究
3
课堂达标
人教版物理必修二同步导学精品第六章万有引力与航天第6 节
课前预习
人教版物理必修二同步导学精品第六章万有引力与航天第6 节
从低速到高速
• 1．经典力学的基础是__牛_顿__运__动__定_律___，牛顿运动定律和万有引力定 律_宏_在_观______________的_低_研_速、究_中_，__经__受__了__实、践弱的引检力验的，广取阔天得领体了域力巨，学大包的括成就。
只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，
而不适用于高速运动
人教版物理必修二同步导学精品第六章万有引力与航天第6 节
• D．通常由于物体的运动速度太小，故质量的变化引不起我们的感 觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化
• 解题指导：深刻理解速度对质量的影响是解题关键。 • 解对。析由：公公式式可中知m0，是只静有止当质v量接，近m光是速物时体，以物速体度的v运质动量时变的化质才量明，显A，不
人教版物理必修二同步导学精品第六章万有引力与航天第6 节
(多选)对于公式 m＝

常见题型
2、天体的质量及密度的估算：
方法(1).据卫星绕天体的运转来估算
Mm 2 G mr 由 r2 T
2
由

M
4 2 r 3 ， 得 M r为天体的轨道半径 2 GT
4 R3 3
当r=R时，

3 r 3 , 得 2 3 R为天体的半径． GT R 3
物体围绕地球做圆 周运动和苹果落地 一样也是物体受到 重力的一种外在表 现形式
牛 顿 的 人 造 地 球 卫 星 草 图
牛顿在前人研究成
果的基础上，凭借 他超凡的数学能力 发现了万有引力定 律，比较完美的给 出了天体的运动规 律。
引力常量的测定力定律一百多年以后， 英国物理学家卡文迪许（ 1731 － 1810 ），巧妙地利 用扭秤装置，第一次在实验室里比较准确地测出了 引 力 常 量 .
2 2
5、重力和万有引力
m mg GM 2 R
可见，g与R是有关系的
m mg GM ( R h) 2
'
GM g 2 ( R h)
'
可见，g与h是有关系的
1.在中学物理范围内，万有引力定律一般应用于天体 在圆周运动中的动力学问题或运动学问题的分析， 当天体绕着某中心天体做圆周运动时，中心天体对 该天体的万有引力就是其做圆周运动所需的向心力 , 据此即可列出方程进行定量的分析。
三、定律适用的条件
万有引力定律适用于计算质 点间的引力
四、万有引力定律发现的意义
1.第一次揭示了自然界中的一种基本 相互作用规律 2.使人们建立了信心：人们有能力理 解天地间各种事物
五、重力与万有引力的关系
1、地球上的物体
重力只是万有引力的 一个分力，只有在计 F 向 算要求不高或近似计 算时才可以认为重力 G F 等于万有引力 GM g= —— R2 GM g’= ——

正确。由上知 D 错误。
答案:C
探究一
探究二
太阳与行星间的引力
情景导引
已知太阳对行星的引力与行星的质量成正比,与行星和太阳间距的二次
方成反比,试分析推导太阳与行星间引力的表达式。





。设比例系数为 G,
2
要点提示由 F∝ 2 、F'∝ 2 且 F=F'得,F∝

则有 F=G 2 ,即太阳与行星间引力的大小,与太阳的质量 M、行星的
速圆周运动的向心力。
2.若行星的质量为 m,行星到太阳的距离为 r,行星运行周期为 T。
4π 2
则行星需要的向心力的大小 F=
3
2
。
3.结合开普勒第三定律 2 =k,可知行星需要的向心力 F 与 m、r 的
4π 2
关系为 F=
2

,即 F∝ 2 。这表明:太阳对不同行星的引力,与行星
(2)把行星绕太阳的运动看作匀速圆周运动时,匀速圆周运动的规律同样适用于行星运动。
解析:设月球和地球对飞行器的引力的合力为零时,飞行器距地心的距离为r1,距月心的距离为r2,
【例2】 地球的质量是月球质量的n倍,一飞行器处在地球与月球之间,当它受到地球和月球的引力的合力为零时,该飞行器距地心的距离与距月心的
已知太阳对行星的引力与行星的质量成正比,与行星和太阳间距的二次方成反比,试分析推导太阳与行星间引力的表达式。
(4)在推导太阳与行星间的引力表达式时,需要考虑太阳与行星的形状和大小。
太阳对行星的引力是由实验得出的
结论:太阳对不同行星的引力,与行星的质量m成正比,与行星和太阳间距离r的二次方成反比。
三、太阳与行星间的引力
顿结合开普勒行星运动定律和圆周运动规律推导出来的,它不是实验

7．对于时空观的认识，下列说法正确的是
( B )
A．相对论给出了物体在低速运动时所遵循的规律 B．相对论具有普遍性，经典物理学为它在低速运 动时的特例 C．相对论的出现使经典物理学在自己的适用范围内 不再继续发挥作用 D．经典物理学建立在实验的基础上，它的结论又受 到无数次实验的检验，因此在任何情况下都适用
解析 当天体的实际半径远大于它们的引力半径时， 由爱 因斯坦和牛顿引力理论计算出的力的差异并不很大； 但当 天体的实际半径接近引力半径时，这种差异将急剧增 大．故正确选项为 A.
答案 A
课时作业
1． 经典力学只适用于“宏观世界”， 这里的“宏观世界” 是指 A．行星、恒星、星系等巨大的物质领域 B．地球表面上的物质世界 C．人眼能看到的物质世界 D．不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质世界 ( D )
4．经典力学的适用范围：只适用于 低速 运动，不适用于
高速 运动； 只适用于 宏观 世界， 不适用于 微观 世界．
5．爱因斯坦的广义相对论说明：在 强引力 的作用下，牛 顿引力理论将不再适用．
探究归纳
一、经典力学的局限性的理解 典例 1 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 ( C )
解析 经典力学只适用于宏观、低速、弱引力的情况，A 错误． 狭义相对论没有否定经典力学， 在宏观低速情况下， 相对论的结论与经典力学没有区别，B 错误． 量子力学正 确地描述了微观粒子运动的规律，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．
针对练习 1 下列说法正确的是 A．牛顿运动定律就是经典力学 B．经典力学的基础是牛顿运动定律