（人教版）高中物理必修二 第6章《万有引力与航天》章末总结课件

（人教版）高中物理必修二 第6章《万有引力与航天》章末总结课件内容摘要：

1、2016/11/30 该课件由【语文公社】第六章 万有引力与航天 2016/11/30 该课件由【语文公社】章 末 总 结 2016/11/30 该课件由【语文公社】万有引力与航天人类对行星运动规律的认识地心说与日心说地心说认为地球是宇宙的中心日心说认为太阳是宇宙的中心开普勒行星运动定律第一定律 轨道定律 第二定律 面积定律 第三定律 周期定律 万有引力定律万有引力定律 的内容公式： F 大小： G 6. 67 10 11N k 万有引力定律的理论成就称量地球质量： M M 42王星和冥王星宇宙航行人造地球卫星 T 2v r 2 第一宇宙速度： 7 . 9 k m / 1 1. 2 k m / 2、 1 6. 7 k m / 适用于低速运动，宏观物体，弱相互作用 1/30 该课件由【语文公社】专题 1 开普勒定律与万有引力定律 的应用 1 开普勒定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动我们可以从以下三方面应用开普勒定律迅速解决天体运动问题 (1) 利用开普勒第二定律比较线速度的大小或求线速度 (2) 利用开普勒第三定律估算天体间的距离或天体运动的轨道半径 (3) 利用开普勒第三定律求周期 2016/11/30 该课件由【语文公社】2 应用万有引力定律要抓住 “ 一个模型 ”“ 两个思路 ” ( 1) 一个模型：无论是自然天体 ( 如行星、月球等 ) ，还是人造天体 ( 如 3、人造卫星、空间站等 ) ，只要天体的运动轨迹为圆形，就可将其简化为质点的匀速圆周运动 ( 2) 两个思路： 所有 做圆周运动的天体，所需的向心力都来自万有引力因此，向心力等于万有引力，据此所列方程是研究天体运动的基本关系式，即 r 2016/11/30 该课件由【语文公社】 不考虑地球或天体自转影响时，物体在地球或天体表面受到的万有引力约等于物体的重力，即 变形得 式通常称为黄金代换式 2016/11/30 该课件由【语文公社】 例 1 飞船沿半径为 R 的圆周绕地球运动，其周期为 T . 如图所示，飞船要返回地面，可以在轨道上的某一点 A 处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点 4、的特殊椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在 B 点相切，如图所示如果地球半径为 飞船由 A 点运动到 B 点所需的时间 2016/11/30 该课件由【语文公社】2016/11/30 该课件由【语文公社】 解析 由开普勒第三定律知，飞船绕地球做圆周 ( 半长轴和半短轴相等的特殊椭圆 ) 运动时，其轨道半径的三次方跟周期的平方的比值，等于飞船绕地球沿椭圆轨道运动时，其半长轴的三次方跟周期平方的比值飞船椭圆轨道的半长轴为R 飞船沿椭圆轨道运动的周期为 T ， 则有 R 8 T 2 ，而飞船从 A 点运动到 B 点所需的时间为 tT 2 R R . 2016/11/30 该课件由【语文公社】 答案 R R 5、 2016/11/30 该课件由【语文公社】在天体运动中，若计算椭圆中的一些物理量，如速度、时间，需应用开普勒定律计算 2016/11/30 该课件由【语文公社】1 ( 1) 开普勒行星运动第三定律指出：行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴 a 的三次方与它的公转周期 T 的二次方成正比，即 k ， k 是一个对所有行星都相同的常量将行星绕太阳的运动按圆周运动处理，请你推导出太阳系中该常量 k 的表达式已知引力常量为 G ，太阳的质量为 M 太 2016/11/30 该课件由【语文公社】( 2) 开普勒定律不仅适用于太阳系，它对一切具有中心天体的引力系统 ( 如地月系统 ) 都成立经测定月地距离为 6、 108m ，月球绕地球运动的周期为 106s ，试计算地球的质量 ( G 10 11N m2/k 果保留一位有效数字 ) 答案 ( 1) 太 ( 2) 6 1024k g 2016/11/30 该课件由【语文公社】 解析 ( 1) 因行星绕太阳做匀速圆周运动，于是轨道的半长轴 a 即为轨道半径 r M 太 m 行 (2T)2r ，于是有 太 ，即 k 太 ( 2) 在月 地系统中，设月球绕地球运动的轨道半径为 R ，周期为 T ，由 ( 1) 可得 地 ，解得 M 地 6 1024k g. 2016/11/30 该课件由【语文公社】专题 2 双星系统 宇宙中往往会有相距较近，质量相差不多的两 7、颗星球，它们离其他星球都较远， 因此其他星球对它们的万有引力可以忽略不计在这种情况下，它们将围绕它们连线上的某一固定点做同周期的匀速圆周运动，这种结构叫做双星系统，如图所示双星系统有以下几个特点： 2016/11/30 该课件由【语文公社】( 1) 各自需要的向心力由彼此间的万有引力相互提供，即 m 1 21 m 2 221/30 该课件由【语文公社】( 2) 两颗星的周期及角速度都相同，即 1 2( 3) 两颗星的半径与它们之间的距离关系为 L 2016/11/30 该课件由【语文公社】 例 2 宇宙中两颗相距较近的天体称为 “ 双星 ” ，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，而不 8、至于因万有引力的作用吸引到一起设二者的质量分别为 者相距为 L ( 1) 双星的轨道半径之比； ( 2) 双星的线速度之比； ( 3) 双星的角速度 2016/11/30 该课件由【语文公社】 解析 设二者轨迹圆的圆心为 O . 圆半径分别为 2. 由万有引力提供向心力有： m 1 2 2016/11/30 该课件由【语文公社】 m 2 2 ( 1) 两式相除，得 ( 2) 因为 v R ，所以1R2 ( 3) 由几何关系知： L 联立 式解得： G 3 . 答案 ( 1) m 2 m 1 ( 2) m 2 m 1 ( 3)G m 1 m 2 L 3 2016/11/30 该课件由【语文公社】 9、双星系统的结论： 1 质量和半径成反比，即量越大，做圆周运动的半径越小若 化为环绕模型 2 利用双星间的距离和周期可表示双星系统的总质量，即2其中 L 为双星间的距离 2016/11/30 该课件由【语文公社】2 冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统，质量比约为 7 1 ，同时绕它们连线上某点 O 做匀速圆周运动由此可知，冥王星绕 O 点运动的 ( ) 2016/11/30 该课件由【语文公社】A 轨道半径约为卡戎的17B 角速度大小约为卡戎的17C 线速度大小约为卡戎的 7 倍 D 向心力大小约为卡戎的 7 倍 答案 A 2016/11/30 该课件由【语文公社】 解析 做双星运动的星 10、体相互间的万有引力提供各自做圆周运动的向心力，即 F 万 A 正确双星运动的角速度相同，故 B 错由 v r 可知冥王星的线速度为卡戎的17，故 C 错两星的向心力为两者间的万有引力且等值反向，故 D 错 2016/11/30 该课件由【语文公社】专题 3 人造卫星的相关问题 1 发射速度与环绕速度 ( 1) 发射速度：发射速度是指卫星在地面附近离开发射装置的初速度，一旦发射后再无能量补充，要发射一颗人造地球卫星，发射速度不能小于第一宇宙速度前面所说的第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度都指的是发射速度 2016/11/30 该课件由【语文公社】( 2) 环绕速度：环绕速度指卫星在进入运行 11、轨道后绕地球做圆周运动的线速度当卫星 “ 贴着 ” 地面飞行时，环绕速度等于第一宇宙速度，当卫星的轨道半径大于地球半径时，环绕速度小于第一宇宙速度根据 v 道半径越大，卫星的环绕速度越小实际上卫星从发射到正常运行经历了一个调整、变轨的复杂过程 2016/11/30 该课件由【语文公社】2 两类运动 稳定运行和变轨运行 ( 1) 稳定运行：卫星绕天体稳定运行时，万有引力提供了卫星做圆周运动的向心力，即 m 2由此可知，轨道半径越大，卫星的线速度、角速度越小，周期越大 2016/11/30 该课件由【语文公社】( 2) 变轨过程：当卫星由于某种原因，其速度突然变化时，F 万 和 此就不能再根据上面的规律分析卫星的运动规律，当 F 万 星做近。