【同步】高中物理魯科版(2019)必修2：第4章萬(wàn)有引力定律及航天本章整合課件

第4章本章整合知識(shí)網(wǎng)絡(luò)·體系構(gòu)建重點(diǎn)題型·歸納整合目錄索引

知識(shí)網(wǎng)絡(luò)·體系構(gòu)建本章知識(shí)可分為三個(gè)組成部分。第一部分為開普勒行星運(yùn)動(dòng)定理;第二部分為萬(wàn)有引力定律;第三部分為萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用。一、人類對(duì)行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)橢圓

焦點(diǎn)上面積相等半長(zhǎng)軸公轉(zhuǎn)周期二、萬(wàn)有引力定律

開普勒第三牛頓運(yùn)動(dòng)平方成反比三、萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用

7.911.2

16.7

重點(diǎn)題型·歸納整合一、天體(衛(wèi)星)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的處理1.抓住兩條思路天體問(wèn)題實(shí)際上是萬(wàn)有引力定律、牛頓第二定律、勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律的綜合應(yīng)用,解決此類問(wèn)題的基本思路有兩條。a=g這樣幾種表達(dá)形式,要根據(jù)具體問(wèn)題,選擇合適的表達(dá)式討論相關(guān)問(wèn)題。2.分清四個(gè)不同(1)不同公式和問(wèn)題中r的含義不同。通常指行星(或衛(wèi)星)繞中心天體運(yùn)動(dòng)的軌道半徑。(2)萬(wàn)有引力與重力不同。宇宙間一切物體都是相互吸引的,物體間的這種吸引叫作萬(wàn)有引力。地面附近的物體,由于地球的吸引而產(chǎn)生的力叫作重力。重力實(shí)際上是地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力的一個(gè)分力,所以物體的重力并不等于地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力,只是由于兩者差距不大,在通常情況下可認(rèn)為兩者近似相等。(3)隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度和環(huán)繞運(yùn)行的向心加速度不同。放在地球上的物體隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),所以具有向心加速度,該加速度是由地球?qū)ξ矬w的引力和地面的支持力的合力提供的,是很小的。環(huán)繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星,具有向心加速度,該加速度完全由地球?qū)λ娜f(wàn)有引力提供。(4)運(yùn)行速度和發(fā)射速度不同。行的速度,其大小隨軌道半徑的增大而減小。要將人造衛(wèi)星發(fā)射到預(yù)定的軌道,就需要給衛(wèi)星一個(gè)發(fā)射速度,發(fā)射速度隨著發(fā)射高度的增加而增大,所以要注意運(yùn)行速度和發(fā)射速度的區(qū)別。典例1

“靜止”在赤道上空的地球同步氣象衛(wèi)星把廣闊視野內(nèi)的氣象數(shù)據(jù)發(fā)回地面,為天氣預(yù)報(bào)提供準(zhǔn)確、全面和及時(shí)的氣象資料。設(shè)地球同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的n倍,忽略地球自轉(zhuǎn)的影響,下列說(shuō)法正確的是(

)C針對(duì)訓(xùn)練1地球和火星公轉(zhuǎn)視為勻速圓周運(yùn)動(dòng),忽略行星自轉(zhuǎn)影響。根據(jù)下表,火星和地球相比(

)比較項(xiàng)行星半徑/m行星質(zhì)量/kg公轉(zhuǎn)軌道半徑/m地球6.4×1066.0×10241.5×1011火星3.4×1066.4×10232.3×1011A.火星的公轉(zhuǎn)周期較小B.火星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度較小C.火星表面的重力加速度較大D.火星的第一宇宙速度較大B二、萬(wàn)有引力定律與天體表面的拋體運(yùn)動(dòng)的綜合應(yīng)用萬(wàn)有引力定律常與拋體運(yùn)動(dòng)綜合命題。在地球上所有只在重力作用下的運(yùn)動(dòng),如自由落體運(yùn)動(dòng)、豎直上拋運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、斜拋運(yùn)動(dòng)等,其運(yùn)動(dòng)規(guī)律和研究方法同樣適用于在其他星球表面的同類運(yùn)動(dòng),要特別注意在不同的天體表面重力加速度一般不同。典例2

航天員在某星球表面,將一小球從離地面為h高處以初速度v0水平拋出,測(cè)出小球落地點(diǎn)與拋出點(diǎn)間的水平位移為s,若該星球的半徑為R,引力常量為G,忽略自轉(zhuǎn),則該星球的質(zhì)量多大?針對(duì)訓(xùn)練2在某質(zhì)量分布均勻的星球表面,一物體從離地h高處?kù)o止開始下落(引力視為恒力,阻力可忽略),經(jīng)過(guò)時(shí)間t落到地面。已知該行星半徑為R,引力常量為G,忽略星球自轉(zhuǎn)的影響,求:(1)該星球表面的重力加速度大小;(2)該星球的質(zhì)量;(3)該星球的第一宇宙速度。三、天體運(yùn)動(dòng)中的追及相遇問(wèn)題在天體運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題中,我們常遇到一些這樣的問(wèn)題,比如a、b兩物體都繞同一中心天體做圓周運(yùn)動(dòng),某時(shí)刻a、b相距最近,問(wèn)a、b下一次相距最近或最遠(yuǎn)需要多長(zhǎng)時(shí)間,或“至少”需要多長(zhǎng)時(shí)間等問(wèn)題。而對(duì)于此類問(wèn)題的解決和我們?cè)谥本€運(yùn)動(dòng)中的追及相遇問(wèn)題在思維上有一些相似的地方,但它也有其自身的特點(diǎn)。兩天體由某次相距最近到下次相距最近,周期小的天體比周期大的天體多轉(zhuǎn)一周,解決天體運(yùn)動(dòng)中的追及相遇問(wèn)題時(shí),要緊緊地抓住這一條件。典例3

設(shè)地球的自轉(zhuǎn)角速度為ω0,地球半徑為R,地球表面重力加速度為g,忽略地球自轉(zhuǎn)的影響,某人造衛(wèi)星在赤道上空做勻速圓周運(yùn)動(dòng),軌道半徑為r,且r<5R,飛行方向與地球的自轉(zhuǎn)方向相同,在某時(shí)刻,該人造衛(wèi)星通過(guò)赤道上某建筑物的正上方,則到它下一次通過(guò)該建筑物正上方所需要的時(shí)間為(

)D解析

因?yàn)橥叫l(wèi)星的軌道半徑大約為6.6R,根據(jù)衛(wèi)星的運(yùn)行特點(diǎn)知,軌道半徑越大,衛(wèi)星運(yùn)行角