人教版高中物理必修二万有引力
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卫星的变轨运动(一)原理一、怎样把卫星发射到轨道上去呢?有两种方法。
以地球同步卫星为例。
一种是直线发射,由火箭把卫星发射到三万六千公里的赤道上空,然后做九十度的转折飞行,使卫星进入轨道。
另一种方法是变轨发射,即先把卫星发射到高度约二百公里~三百公里的圆轨道上,这条轨道叫停泊轨道,当卫星穿过赤道平面时,末级火箭点火工作,使卫星进入一条大的椭圆轨道,其远地点恰好在赤道上空三万六千公里处,这条轨道叫转移轨道,当卫星到达远地点时,再开动卫星上的发动机,使之进入圆形同步轨道,也叫静止轨道。
第一种发射方法,在整个发射过程中,火箭都处于动力飞行状态,要消耗大量燃料,还必须在赤道上设置发射场,有一定的局限性。
第二种发射方法,运载火箭消耗的燃料较少,发射场的位置也不受限制。
目前各种发射同步卫星都用第二种方法,但这种方法在操作和控制上都比较复杂。
二、嫦娥一号的发射步骤嫦娥卫星变轨分三次进行,如下图所示。
第一次,“嫦娥一号”卫星发射后首先被送入一个地球同步椭圆轨道,这一轨道离地面最近距离为500公里,最远为7万公里。
探月卫星用26小时环绕此轨道一圈。
第二次,通过加速再进入一个更大的椭圆轨道,距离地面最近距离500公里,但最远为12万公里,需要48小时才能环绕一圈。
此后,探测卫星不断加速,开始“奔向”月球,大概经过83小时的飞行,在快要到达月球时,依靠控制火箭的反向助推减速。
第三次,在被月球引力“俘获”后,成为环月球卫星,最终在离月球表面200公里高度的极地轨道绕月球飞行,开展拍摄三维影像等工作。
卫星奔月总共大约需要157个小时,距离地球接近38.44万公里。
为什么“嫦娥一号”卫星首次变轨选择在远地点进行呢?在对卫星的运行轨道实施变轨控制时,一般选择在近地点和远地点完成,这样做可以最大限度地节省卫星上所携带的燃料。
嫦娥一号卫星的首次变轨之所以选择在远地点实施,是为了抬高卫星近地点的轨道高度,只有在远地点变轨才能抬高近地点的轨道高度。
第七章万有引力与宇宙航行万有引力定律课后篇巩固提升合格考达标练1.月球在如图所示的轨道上绕地球运行,近地点、远地点受地球的万有引力分别为F1、F2,则F1、F2的大小关系是()A.F1<F2B.F1>F2C.F1=F2D.无法确定,当两物体的质量确定时,引力与物体之间的距离的二次方成反比,有F1>F2,选项B正确。
2.关于万有引力定律,下列说法正确的是()A.牛顿是在开普勒揭示的行星运动规律的基础上,发现了万有引力定律,因此万有引力定律仅适用于天体之间B.卡文迪什首先用实验比较准确地测定了引力常量G的数值C.两物体各自受到对方引力的大小不一定相等,质量大的物体受到的引力也大D.万有引力定律对质量大的物体适用,对质量小的物体不适用,A、D错误;根据物理学史可知卡文迪什首先用实验比较准确地测定了引力常量G的数值,B正确;两物体各自受到对方的引力遵循牛顿第三定律,大小相等,C错误。
3.根据万有引力定律,两个质量分别是m1和m2的物体,它们之间的距离为r时,它们之间的吸引力大,式中G是引力常量,若用国际单位制的基本单位表示G的单位应为()小为F=Gm1m2r2A.kg·m/s2B.N·kg2/m2C.m3/(s2·kg)D.m2/(s2·kg2)m、距离r、力F的基本单位分别是kg、m、kg·m/s2,根据万有引力定律,得到用国际单位制的基本单位表示G的单位为m3/(s2·kg),选项C正确。
F=Gm1m2r24.图甲是用来“显示桌(或支持)面的微小形变”的演示实验;图乙是用来“测量万有引力常量”的实验。
由图可知,两个实验共同的物理思想方法是( )A.极限的思想方法B.放大的思想方法C.控制变量的思想方法D.猜想的思想方法5.地球对月球具有相当大的引力,可它们没有靠在一起,这是因为( )A.不仅地球对月球有引力,月球对地球也有引力,这两个力大小相等,方向相反,互相抵消了B.不仅地球对月球有引力,太阳系中的其他星球对月球也有引力,这些力的合力为零C.地球对月球的引力还不算大D.地球对月球的引力不断改变月球的运动方向,使得月球围绕地球做圆周运动,作用在两个物体上,不能互相抵消,选项A 错误;地球对月球的引力提供了月球绕地球做圆周运动的向心力,从而不断改变月球的运动方向,选项B 、C 错误,D 正确。
人教版高中物理必修第二册《万有引力定律》说课稿一、引言人教版高中物理必修第二册中的《万有引力定律》一章,是高中物理教学中的重要内容之一。
通过学习这一章,学生将了解到万有引力定律的基本原理和应用。
本说课稿将以以下几个方面展开讲解。
二、教材分析《万有引力定律》这一章是在高中物理必修第二册的第八章,共包含两个部分,分别是:1.引力的概念和基本性质2.万有引力定律在学习过程中,学生需要了解引力的基本概念、引力的产生原因以及万有引力定律等内容,帮助学生建立起对引力的认知。
三、教学目标本节课的教学目标如下:1.理解引力的概念,并能够解释引力的基本性质。
2.掌握万有引力定律的表达式和应用方法。
3.通过解题训练,培养学生分析和解决物理问题的能力。
四、教学重难点本节课的教学重点和难点如下:1.万有引力定律的推导和应用。
2.引力和力学平衡的关系。
五、教学准备在准备上课之前,我已经准备好了以下教学素材:1.教学PPT:用于系统讲解引力的概念和维度分析。
2.实验演示:通过实验演示让学生亲自感受引力的产生和作用。
3.教学录像:为了更好地展示引力定律的应用,我准备了一段相关的教学录像。
六、教学过程1. 导入引子通过展示一些脱离地球引力的现象,如宇航员在太空中漂浮的视频,引发学生对引力的思考,激发他们的学习兴趣。
2. 引导学生认识引力在导入之后,我将使用教学PPT向学生介绍引力的概念和基本性质。
通过多个实例,让学生理解引力的产生原因,并解释为什么地球上的物体会受到引力的作用。
3. 实验演示接下来,我将进行一项简单的实验演示,通过悬挂一根绳子和一个重物,让学生亲自感受引力的存在和作用。
通过实际操作,学生将更好地理解引力的概念和基本性质。
4. 万有引力定律的讲解在学生对引力有一定的认识之后,我将开始讲解万有引力定律的内容。
通过教学PPT的讲解,我会向学生介绍万有引力定律的发现和表达式,并通过具体案例讲解如何应用万有引力定律进行问题求解。
高中物理必修二万有引力定律公式大全总结引力定律是描述物体间相互作用的力的大小和方向的定律。
以下是高中物理必修二中关于引力定律的公式总结。
1.牛顿引力定律牛顿引力定律表明,两个物体之间的引力的大小与它们的质量有关,与它们之间的距离有关。
公式如下:F=G*(m1*m2)/r^2其中,F是两个物体之间的引力,G是引力常量,m1和m2是两个物体的质量,r是它们之间的距离。
2.引力常量3.重力重力是地球或其他天体对物体产生的吸引力。
在地球表面,重力的大小可以使用以下公式计算:重力F=m*g其中,F是重力,m是物体的质量,g是重力加速度。
4.重力加速度重力加速度是在地球上每单位质量的物体受到的重力作用力的大小。
近似可将重力加速度取为9.8m/s^25.重力势能重力势能是物体在重力场中的位置上所具有的势能。
其计算公式为:重力势能Ep=m*g*h其中,Ep是重力势能,m是物体的质量,g是重力加速度,h是物体的高度。
6.万有引力势能万有引力势能是两个物体之间因引力而具有的势能。
其数值计算公式为:万有引力势能Ep=-G*(m1*m2)/r其中,Ep是万有引力势能,G是引力常量,m1和m2是两个物体的质量,r是它们之间的距离。
7.离心力离心力是物体在旋转或做曲线运动中所受到的向外的力。
其计算公式为:离心力Fc=m*v^2/r其中,Fc是离心力,m是物体的质量,v是物体的速度,r是离轴距离。
8.万有引力加速度万有引力加速度是物体在因为引力而做曲线运动时所受到的加速度。
其计算公式为:万有引力加速度a=G*(m1*m2)/r^2其中,a是万有引力加速度,G是引力常量,m1和m2是两个物体的质量,r是它们之间的距离。
以上是高中物理必修二中关于引力定律的相关公式总结。
这些公式可以帮助我们计算和理解物体间引力的大小和方向,以及物体在重力和万有引力场中的运动情况。
第七章万有引力与宇宙航行7.1行星的运动 ....................................................................................................................... - 1 -7.2万有引力定律 ................................................................................................................... - 6 -7.3万有引力理论的成就...................................................................................................... - 14 -7.4宇宙航行 ......................................................................................................................... - 21 -7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性.............................................................................. - 30 -7.1行星的运动一、地心说和日心说开普勒定律1.地心说地球是宇宙的中心,是静止不动的,太阳、月亮以及其他星体都绕地球运动。
2.日心说太阳是静止不动的,地球和其他行星都绕太阳运动。
[注意]古代两种学说都是不完善的,因为不管是地球还是太阳,它们都在不停地运动,并且行星的轨道是椭圆,其运动也不是匀速率的。
鉴于当时人们对自然科学的认识能力,日心学比地心说更进一步。
精品试卷
高中物理学习材料
(灿若寒星**整理制作)
万有引力
1.(单选)(2015·重庆卷)宇航员王亚平在“天宫一号”飞船内进行了我国首次太空授课,演示了一些完全失重状态下的物理现象.若飞船质量为m,距地面高度为h,地球质量为M,半径为R,引力常量为G,则飞船所在处的重力加速度大小为
()
A. 0
B.
C.
D.
2.(单选)(2016·南京、盐城一模)牛顿提出太阳和行星间的引力F=G后,为证明地球表面的重力和地球对月球的引力是同一种力,也遵循这个规律,他进行了“月—地检验”.已知月球的轨道半径约为地球半径的60倍,“月—地检验”是计算月球公转的()
A. 周期是地球自转周期的
B. 向心加速度是自由落体加速度的
C. 线速度是地球自转地表线速度的602倍
D. 角速度是地球自转地表角速度的602倍
3.(单选)(2017·无锡一模)据《当代天文学》2016年11月17日报道,被命名为“开普勒11145123”的恒星距离地球5 000光年,其赤道直径和两极直径仅相差6千米,是迄今为止被发现的最圆天体.若该恒星的体积与太阳的体积之比约为k1,该恒星的平均密度与太阳的平均密度之比约为k2,则该恒星的表面重力加速度与太阳的表面重力加速度之比约为()
A. ·k2
B. ·k2
C.
D.
4.(单选)(2017·扬州一模)2016年8月16日,我国首颗量子科学实验卫星“墨子”成功进入离地面高度为500 km的预定圆形轨道,实现了卫星和地面之间的量子通信.此前我国成功发射了第23颗北斗导航卫星G7,G7属地球静止轨道卫星.下列说法中正确的是()
A. “墨子”的运行速度大于7.9 km/s
B. 北斗G7可定点于扬州正上方
C. “墨子”的周期比北斗G7小
D. “墨子”的向心加速度比北斗G7小
5.(多选)(2017·南通、泰州一模)2016年8月16日,我国科学家自主研制的世界首颗量子科学家实验卫星“墨子号”成功发射并进入预定圆轨道.已知“墨子号”卫星运行轨道离地面的高度约为500 km,地球半径约为6 400 km,则该卫星在圆轨道上运行时()
A. 速度大于第一宇宙速度
B. 速度大于地球同步卫星的运行速度
C. 加速度大于地球表面的重力加速度
D. 加速度大于地球同步卫星的向心加速度
6.(多选)(2017·苏州一模)2016年10月19日凌晨,“天宫二号”和“神舟十一号”在离地高度为393千米的太空相约,两个比子弹速度还要快8倍的空中飞行器安全无误差地对接在一起,假设“天宫二号”与“神舟十一号”对接后绕地球做匀速圆周运动,已知同步轨道离地高度约为36000千米,则下列说法中正确的是()
A. 为实现对接,“神舟十一号”应在离地高度低于393千米的轨道上加速,逐渐靠近“天宫二号”
B. “比子弹快8倍的速度”大于7.9×103 m/s
C. 对接后运行的周期小于24h
D. 对接后运行的加速度因质量变大而变小
精品试卷7.(单选)(2016·南师附中)我国发射了一颗地球资源探测卫星,发射时,先将卫星发射至距离地面50km的近地圆轨道1上,然后变轨到近地点距离地面50km、远地点距离地面1500km的椭圆轨道2上,最后由轨道2进入半径为7900km的圆轨道3.
轨道1、2相切于P点,轨道2、3相切于Q点.忽略空气阻力和卫星质量的变化,则下列说法中正确的是()
A. 该卫星从轨道1变轨到轨道2需要在P处点火加速
B. 该卫星在轨道2上稳定运行时,P点的速度小于Q点的速度
C. 该卫星在轨道2上Q点的加速度大于在轨道3上Q点的加速度
D. 该卫星在轨道3上的机械能小于在轨道1上的机械能
1. B
2. B
3.A解析:根据公式G=mg得出g===πGρR,恒星与太阳的半径之比为,所以恒星表面的重力加速度与太阳表面的重力加速度之比为·k2,A项正确.
4.C解析:第一宇宙速度是最大的绕行速度,A项错误;北斗G7是同步卫星,处于赤道上空,B项错误;轨道半径越大,周期越大,向心加速度越小,同步卫星离地高度大约为36 000 km,大于“墨子”卫星,C项正确,D项错误.
5. BD解析:第一宇宙速度是最大的绕行速度,A项错误;轨道半径越大,线速度和向心加速度越小,B、D选项正确;离地高度越大,万有引力越小,加速度越小,C项错误.
6. AC解析:加速后万有引力不足以提供向心力,飞船做离心运动,轨道半径变大,A项正确;第一宇宙速度是最大的绕行速度,B项错误;对接后轨道半径小于同步轨道半径,轨道半径越小周期越小,C项正确;在轨道上运行的加速度满足G=ma,得出a=G,与m无关,D项错误.
7. A解析:卫星在轨道上运行时,轨道的半长轴越大,需要的能量越大,由于轨道2半长轴比轨道1半长轴大,因此该卫星从轨道1变轨到轨道2需要在P处点火加速,故A正确.该卫星在轨道2上稳定运行时,根据开普勒第二定律可知近地点P点的速度大于远地点Q点的速度,故B错误.根据牛顿第二定律和万有引力定律G=m=ma,得a=,所以卫星在轨道2上经过Q点的加速度等于在轨道3上经过Q点的加速度,故C错误.卫星在轨道上运行时,轨道的半长轴越大,需要的能量越大,由于轨道3半长轴比轨道1半长轴大,所以该卫星在轨道3的机械能大于在轨道1的机械能,故D错误.。