第6章萬有引力學(xué)案

1、課 題§6.1 行星的運動總第13課時制作人審核人物理組使用時間課 前 預(yù) 習(xí) 案1.地心說的觀點是怎樣的，代表人物是誰？2.日心說的觀點是怎樣的，代表人物是誰？課 中 探 究 案一、開普勒第一定律（軌道定律） 內(nèi)容：二、開普勒第二定律（面積定律）內(nèi)容： 例1. 行星在近日點的速度 遠日點的速度。開普勒行星運動定律不僅適用于行星繞太陽的運動，也適用于衛(wèi)星繞地球的運動，如果地球有一顆衛(wèi)星沿橢圓軌道運動，它在離地球最近的位置（近地點）與離地球最遠的位置（遠地點）的速率哪個大？ 三、開普勒第三定律（周期定律）1.內(nèi)容：2.表達式3.k的意義:四、中學(xué)階段對行星的運動的近似處理1.2.3.例

2、2.關(guān)于公式等，下列說法中正確的是 （ ）A公式只適用于圍繞太陽運行的行星B公式只適用于太陽系中的行星或衛(wèi)星C公式適用于宇宙中所有圍繞星球運行的行星或衛(wèi)星D般計算中，可以把行星或衛(wèi)星的軌道看成圓，R是這個圓的半徑例3.關(guān)于行星的運動，以下說法正確的是：（ ）A. 行星軌道的半長軸越長，自轉(zhuǎn)周期就越大。B. 行星軌道的半長軸越長，公轉(zhuǎn)周期就越大。C. 水星的半長軸越短，公轉(zhuǎn)周期就越大。D. 水星離太陽最近，繞太陽運行的公轉(zhuǎn)周期最小。例4.有兩顆行星環(huán)繞某恒星轉(zhuǎn)動，他們運動的周期之比為271，則他們的軌道半徑之比為多少？例5.某小行星到太陽的距離是地球到太陽距離的8倍，則這顆小行星繞太陽運動的周期

3、是多少年？課 后 鞏 固 案 A、B兩顆人造地球衛(wèi)星質(zhì)量之比為l2，軌道半徑之比為21，則它們的運行周期之比為多少？課 題 §6.2/3 萬有引力定律（第1 課時） 總第14課時制作人審核人物理組時間課 前 預(yù) 習(xí) 案閱讀課本§6.2太陽與行星間的引力，完成太陽與行星間的引力的表達式的推導(dǎo)：課 中 探 究 案一、月地檢驗1. 理論猜測：月球繞地球運動的軌道半徑為60倍的地球半徑，假定維持月球運動的力與使一個蘋果下落的力是同一種力，那么一個物體在月球軌道上運動時的加速度an應(yīng)該是它在地面下落時加速度g的 倍。 2.實際檢驗：已知月球公轉(zhuǎn)周期約為27.3天，則月球的向心加速度a

4、n為 。則an= g二、萬有引力定律 1.萬有引力定律的內(nèi)容及公式：2.引力常量G:3.適用條件：若物體為質(zhì)量分布均勻的球體，物體之間的距離為 。例1.在萬有引力定律的公式中，r是( )A對星球之間而言，是指運行軌道的平均半徑B對地球表面的物體與地球而言，是指物體距離地面的高度C對兩個均勻球而言，是指兩個球心間的距離D對人造地球衛(wèi)星而言，是指衛(wèi)星到地球表面的高度例2.要使兩物體間的萬有引力減小到原來的1/4，下列辦法不可采用的是（ ）A.使兩物體的質(zhì)量各減小一半，距離不變B.使其中一個物體的質(zhì)量減小到原來的1/4，距離不變C.使兩物體間的距離增為原來的2倍，質(zhì)量不變D.使兩物體間的距離和質(zhì)量都

5、減為原來的1/4例3.兩大小相同的實心小鐵球緊靠在一起，它們之間的萬有引力為F，若兩個半徑是小鐵球2倍的實心大鐵球緊靠在一起，則它們之間的萬有引力為（ ）A.2F B.4F C.8F D.16F例4.對于質(zhì)量為m1、m2的萬有引力的表達式，下列說法正確的是（ ）Am1和m2所受引力總是大小相等的B當(dāng)m1，m2兩物體間的距離r趨于無窮小時，萬有引力無窮大C當(dāng)有第三個物體m3放入m1、m2之間時，m1和m2間的萬有引力將增大Dm1和m2所受引力性質(zhì)可能相同，也可能不同例5地球質(zhì)量大約是月球質(zhì)量的81倍,在登月飛船通過月、地之間的某一位置時，月球和地球?qū)λ囊Υ笮∠嗟?，該位置到月球中心和地球中心?/p>

6、距離之比為（ ）A1:27 B. 1:9 C. 1:3 D. 9：1 例6.設(shè)想把一質(zhì)量為m的物體放在地球的中心，這時它受到地球的萬有引力是（ ）A. 0 B. mg (g=9.8m/s2) C. D. 無法確定課 后 鞏 固 案1下列關(guān)于隕石墜向地球的解釋中，正確的是 （ ） A隕石對地球的吸引力遠小于地球?qū)﹄E石的吸引力B隕石對地球的吸引力和地球?qū)﹄E石的吸引力大小相等，但隕石的質(zhì)量小，加速度大，所以改變運動方向落向地面C太陽不再吸引隕石，所以隕石落向地球D隕石受到其它星球的斥力而落向地球2如圖在半徑為R，質(zhì)量M的勻質(zhì)銅球中，挖一半徑為R/2的球形空穴，空穴跟銅球相切。質(zhì)量為m的勻質(zhì)小球位于銅

7、球球心與空穴中心的連線上，離球心距離d。試求這兩個球之間的萬有引力。 課 題 §6.3 萬有引力定律（第2課時） 總第15課時制作人審核人物理組時間課 前 預(yù) 習(xí) 案重力的定義是什么？重力就是萬有引力嗎？課 中 探 究 案三、重力與萬有引力的關(guān)系：考慮地球自轉(zhuǎn)地球在不停地自轉(zhuǎn)、地球上的物體隨地球自轉(zhuǎn)而做圓周運動，如圖萬有引力為F，重力為G，自轉(zhuǎn)向心力為F 物體在一般位置時：當(dāng)物體在赤道上時：當(dāng)物體在兩極時：GFf例1計算在赤道處質(zhì)量為1kg的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力大小（提示：半徑是多少？周期是多少？用哪個公式？）例2如果地球自轉(zhuǎn)加快，地球上物體的重力將如何變化？ 四、重力與萬有引力的

8、關(guān)系：不考慮地球自轉(zhuǎn)1.如果地球不自傳，萬有引力 重力。2.地球質(zhì)量為M，半徑為R，則地球表面重力加速度g0= 。在離地球表面高度為h處，重力加速度g= 。 例3地球半徑為R，在離地面h高處和離地面H高處重力加速度之比為多少？例4地球表面的重力加速度為g0，物體在距地面上方3R處(R為地球半徑)的重力加速度為g，那么兩個加速度之比gg0等于 例5地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，若高空中某處的重力加速度為g/2，則該處距地面球表面的高度為多少？例6、火星半徑是地球半徑的一半，火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1/9,那么地球表面重900N的人在火星表面的重力為多少？課 后 鞏 固 案1.某星球的半徑

9、與地球半徑之比為21，質(zhì)量之比為15，假如某人在星球上和地球上跳高，則他在星球上和在地球上以相同的初速度豎直向上跳起的高度之比是多少？2.某物體在地面上受到的重力為160 N，將它放置在衛(wèi)星中，在衛(wèi)星以a=0.5g的加速度隨火箭向上加速升空的過程中，當(dāng)物體與衛(wèi)星中的支持物相互擠壓力為90 N時，衛(wèi)星距地球表面有多遠？（地球半徑R地=6.4×103 km，g取10 m/s2）課 題 §6.4 萬有引力理論的成就 總第16課時制作人審核人物理組時間課 前 預(yù) 習(xí) 案1哪位科學(xué)家用實驗“稱量地球的質(zhì)量”？ 2誰發(fā)現(xiàn)了海王星。課 中 探 究 案一、天體質(zhì)量的計算例1不考慮地球的自轉(zhuǎn)

10、，則萬有引力等于重力，則地球的質(zhì)量是多少？（地面附近的重力加速度g，地球半徑R，引力常量G） 例2.月球繞地球公轉(zhuǎn)的向心力有萬有引力提供，若已知月球繞地球公轉(zhuǎn)半徑為r，線速度為v，則地球質(zhì)量是多少？若已知月球繞地球公轉(zhuǎn)的半徑為r，角速度為，則地球質(zhì)量是多少？若已知月球繞地球公轉(zhuǎn)的半徑為r，周期為T，則地球質(zhì)量是多少？例3.在萬有引力常量G已知情況下，已知下列哪些數(shù)據(jù)可以計算地球質(zhì)量( ) A地球繞太陽的周期及地球離太陽的距離B人造地球衛(wèi)星在地面附近繞行的速度和運行周期C. 月球繞地球運行的周期及地球半徑D. 若不考慮地球自轉(zhuǎn)，已知地球半徑和地球表面的重力加速度E. 地球同步衛(wèi)星離地面的高度h例

11、4.在月球上以初速度v0豎直上拋一個物體，經(jīng)過時間t落回拋出點，已知月球的半徑為R，試求月球的質(zhì)量。二、天體的密度 例5.設(shè)某行星的公轉(zhuǎn)軌道半徑為r，周期為T，中心天體半徑為R，求中心天體的密度。例6.上題中，當(dāng)該天體繞中心天體表面運動時，其軌道半徑r近似等于中心天體半徑R，則中心天體密度近似為多少？例7.一艘宇宙飛船沿著圍繞未知天體表面的圓形軌道飛行，航天員只用一塊秒表能測出的物理量有（ ）A.飛船的線速度 B. 飛船的角速度 C.未知天體的質(zhì)量 D. 未知天體的密度課 后 鞏 固 案用火箭把宇航員送到月球上，如果他已知月球的半徑，那么他用一個彈簧測力計和一個已知質(zhì)量的砝碼，能否測出月球的質(zhì)

12、量？應(yīng)該怎樣測定？課 題§6.5 宇宙航行（第1 課時）總第17課時制作人審核人物理組時間課 前 預(yù) 習(xí) 案1.人類第一位宇航員是 ，第一位登上月球的宇航員是 ，中國第一位宇航員是 。2.對第二宇宙速度、第三宇宙速度的理解：課 中 探 究 案一、第一宇宙速度1定義：2. 意義：是人造衛(wèi)星的最 發(fā)射速度；是人造衛(wèi)星的最 環(huán)繞速度。例1.已知地球的質(zhì)量為M，半徑為R，萬有引力常量為G，求第一宇宙速度。例2.已知地球表面重力加速度為g，地球半徑為R，求第一宇宙速度。例3.月球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的1/6，月球半徑是地球半徑的3/11求地球的第一宇宙速度是月球第一宇宙速度的多

13、少倍？例4假設(shè)地球的質(zhì)量不變，而地球的半徑增大到原來的半徑的2倍那么從地球發(fā)射人造衛(wèi)星的第一宇宙速度的大小應(yīng)為原來的多少倍？二、衛(wèi)星的運行規(guī)律1. 運行軌道：可分為三種：赤道軌道、極地軌道、一般軌道。軌道圓心（或橢圓焦點）必須與地心重合。2衛(wèi)星運行的向心加速度、線速度、角速度和周期例5人造地球衛(wèi)星繞地球作勻速圓周運動，其軌道半徑為R，線速度為v，周期為T，要使衛(wèi)星周期變成2T，可能的辦法是（ ）AR不變，使線速度變?yōu)関/2 Bv不變，使軌道半徑變?yōu)?RC軌道半徑變?yōu)?D速度、軌道半徑都加倍例6火星有兩顆衛(wèi)星，分別是火衛(wèi)一和火衛(wèi)二，它們的軌道近似為圓，已知火衛(wèi)一的周期為7小時39分，火衛(wèi)二的周期

14、為30小時18分，則兩顆衛(wèi)星相比（ ）A火衛(wèi)一距火星表面較近； B火衛(wèi)二的角速度較大C火衛(wèi)一的運動速度較大； D火衛(wèi)二的向心加速度較大課 后 鞏 固 案1從1999年至2005年，在五年多的時間內(nèi)，我國已成功發(fā)射了六艘“神舟”號宇宙飛船，并實現(xiàn)中國兩次載人航天飛行，標志著我國載人航天事業(yè)取得了新進展若飛船在繞地球的軌道上作勻速圓周運動，則運行速度v的大小( )Av7.9km/sBv7.9km/sC7.9km/sv11.2km/s Dv11.2km/s課 題§6.5 宇宙航行（第2課時）總第18課時制作人審核人物理組時間課 中 探 究 案三、同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星是指與地球的自轉(zhuǎn)周期 的衛(wèi)星

15、，它必須在赤道的 ，運行的方向與地球自傳方向 ，衛(wèi)星的高度為 ，線速度大小為 。為了防止同步衛(wèi)星之間的相互干擾，目前的科學(xué)技術(shù)要求兩個同步衛(wèi)星之間與地球連線的夾角不小于三度，故在同步衛(wèi)星軌道上的衛(wèi)星數(shù)量為120顆。這一軌道也被稱為衛(wèi)星的“黃金圈”例1.已知地球同步衛(wèi)星的運行周期為T，求它離地面的高度和線速度。例2關(guān)于地球同步衛(wèi)星下面說法正確的是（ ）A它可以在地面上任一點的正上方，且離地心的距離可按需要選擇不同的數(shù)值 B它可以在地面上任一點的正上方，但離地心的距離是一定的C它只能在赤道的正上方，但離地心的距離可按需要選擇不同的數(shù)值D它只能在赤道的正上方，且離地心的距離是一定的例3.在地球 (看

16、作質(zhì)量均勻分布的球體)上空有許多同步衛(wèi)星,下面說法中正確的是 A. 它們的質(zhì)量可能不同 B. 它們的速度可能不同 C. 它們的向心加速度可能不同 D. 它們離地心的距離可能不同例4.地球半徑為R，距地心高為處有一顆同步衛(wèi)星，另一個星球半徑為3R，距該星球球心高度為處也有一顆同步衛(wèi)星，它的周期為72h，則該星球的平均密度與地球的平均密度比值為（ ） A B C D四、同步衛(wèi)星的發(fā)射與變軌發(fā)射地球同步衛(wèi)星，一般按照下列步驟進行：第一步：發(fā)射到近地軌道：先將衛(wèi)星發(fā)射至距地面高度為h1的圓形近地軌道上。第二步：進入橢圓軌道：在衛(wèi)星經(jīng)過A點時點火，速度變 ，做 運動，由于地球的引力而完成橢圓運動， A、

17、 B兩點分別是橢圓軌道的 點和 點。 第三步：進入同步軌道：當(dāng)衛(wèi)星沿橢圓軌道到達B點時（遠地點B在同步軌道上），噴氣發(fā)動機再次點火工作，使所需向心力剛好等于 ，衛(wèi)星就會進入且穩(wěn)定在 軌道上。例5宇宙飛船C和軌道空間站B在同一軌道上運動，若飛船想與前面的空間站對接，飛船為了追上軌道空間站，可采取的方法是 (     )A飛船加速直到追上B飛船從原軌道減速至一個較低軌道，再加速追上空間站，完成對接C飛船加速至一個較高軌道再減速追上空間站，完成對接D無論飛船采取何種措施，均不能與空間站對接課 后 鞏 固 案1關(guān)于地球同步衛(wèi)星，下列說法中正確的是（ &

18、#160;   ） A它的速度小于7.9km/s B它的速度大于7.9km/s C它的周期是24h,且軌道平面與赤道平面重合D每一個地球同步衛(wèi)星離開地面的高度是一樣的2. 如圖，地球赤道上的山丘e，近地資源衛(wèi)星p和同步通信衛(wèi)星q均在赤道平面上繞地心做勻速圓周運動。設(shè)e、p、q的圓周運動速率分別為v1、v2、v3，向心加速度分別為a1、a2、a3，則（ ）Av1>v2>v3 Bv1<v2<v3 Ca1>a2>a3 Da1<a3<a2課 題§6.5 宇宙航行（第3 課時）總第19課時制作人審核人物理組時間課 中 探 究 案五、雙星模型宇宙中兩顆相距較近的天體均為“雙星”，它們以二者連線上的某一點為圓心做勻速圓周運動，而不至因為萬有引力的作用而吸引到一起。設(shè)兩者的質(zhì)量分別為m1 和m2，兩者相距L， 例1求雙星的軌道半徑之比、線速度