课件24张PPT。 第三章
万有引力定律及其应用 第一节
万有引力定律第一课时第一节 万有引力定律一.天体究竟做怎样的运动——“地心说”和“日心说”1.地心说：托勒玫(90-168)Claudius Peolemy ——在古代，以希腊亚里士多德为代表，认为地球是宇宙的中心。其它天体则以地球为中心，在不停地运动。这种观点，就是“地心说”。公元二世纪，天文学家托勒密，把当时天文学知识总结成宇宙的地心体系，发展完善了“地心说”，描绘了一个复杂的天体运动图象。第一节 万有引力定律——托勒玫认为，行星P在以C点为中心的轨道上做匀速圆周运动的同时，圆心C点也沿以O点为圆心的轨道相对于离地球不远的Q点做匀速圆周运动，这两种运动的复合，构成了行星的运动。 “地心说”行星运行图第一节 万有引力定律2.日心说：哥白尼(1473-1543) Nicolaus Copernicus ——波兰天文学家哥白尼经过近四年的观测和计算，于1543年出版了“天体运行论”正式提出“日心说”。
“日心说”认为，太阳不动，处于宇宙的中心，地球和其它行星公转还同时自转。
“日心说”对天体的描述大为简化，同时打破了过去认为其它天体和地球截然有别的界限，是一项真正的科学革命。第一节 万有引力定律 “日心说”和宗教的主张是相反的。为宣传和捍卫这个学说，意大利学者布鲁诺被宗教裁判所活活烧死。伽利略受到残酷的迫害，后人把历史上这桩勇敢的壮举形容为：“哥白尼拦住了太阳，推动了地球。”“日心说”行星运行图地心说代表人物:托勒密、亚里斯多德(古希腊)日心说代表人物:哥白尼、开普勒、伽利略、
布鲁诺第谷 丹麦天文学家，二十年如一日地对行星的运动进行观察，积累了大量的、精确程度令人吃惊的第一手观察资料，为开普勒三定律的发现奠定了基础。第谷（丹麦天文学家）第一节 万有引力定律 十七世纪，德国人开普勒在“日心说”的基础上，整理了他的老师，丹麦人第谷20多年观测行星运动的数据后，经过十七年艰苦计算，先后总结了关于行星运动的三条规律。使日心说有了完善的理论体系。被誉为“创制天空法律者。3.开普勒行星运动定律：开普勒（1571-1630）Joanhes Kepler开普勒 德国天文学家
（1571---1630）开普勒第一定律：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。AO=BO=R为半长轴CO=DO=r为半短轴(1609年）开普勒三大定律第一节 万有引力定律开普勒第二定律：对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。相等时间t内，SAB=SCD=SEK第一节 万有引力定律开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。（1619年）2RT=k第一节 万有引力定律第一节 万有引力定律二.万有引力定律的发现1.科学家对行星运动原因的各种猜想17世纪前：行星理所应当的做这种完美的圆周运动．胡克、哈雷等：受到了太阳对它的引力，证明了如果行星的轨道是圆形的，其所受的引力大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比．伽利略：开普勒：受到了来自太阳的类似与磁力的作用．笛卡儿：在行星的周围有旋转的物质作用在行星上，使得行星绕太阳运动．一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动．（1）地球表面的重力是否能延伸到月亮轨道？
（2）将物体水平抛出，速度越大，抛射越远，当速度大到一定值，
物体会落向哪里？
牛顿的猜想：
苹果与月亮受到的引力是同一种性质的力!2、苹果落地的思考：万有引力定律的发现第一节 万有引力定律 我们把牛顿在椭圆轨道下证明的问题简化为在圆形轨道来讨论、证明。3、万有引力定律的简单证明第一节 万有引力定律万有引力定律－－具体内容 自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比。第一节 万有引力定律第一节 万有引力定律万有引力定律的理解：1.m1和m2表示两个物体的质量；
2. r ：表示两物体间的距离，单位：米
注意：当两物体相距较远时，物体 可 视 为 质 点，r表示两 质点间的距离；当两物体相距较近时，物体不能视为质点，对于质量分布均匀的球体，r为球心间的距离。
3.G为引力常数。G=6.67×10－11 N·m2/kg2
G的物理意义——两质量各为1kg的物体相距1m时万有引力的大小。4.万有引力定律的：①普遍性；②相互性；③宏观性第一节 万有引力定律几种引力的比较万有引力定律的重要意义
（1）它是17世纪自然科学最伟大的成果之一。
● 它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一起来，对以后物理学和天文学的发展具有深远的影响。
● 它第一次揭示了自然界中一种基本相互作用的规律，在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。（2）在科学文化发展史上起到了积极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然的奥秘建立了极大的信心，人们有能力理解天地间的各种事物。第一节 万有引力定律作业:1）课本：P50，T1、2、3、4
不抄题，做作业本上，第一节晚修下后交
2）课本：P49，讨论与交流第一节 万有引力定律万有引力常量的测定卡文迪许实验MSR课件18张PPT。§3.2.1万有引力定律的应用(一）万有引力定律的应用
（一）计算天体的质量温故知新万有引力定律计算公式：常数G研究对象：任意两个有质量的物体r的取值：LRRAB讨论与交流地球的质量是如何得来的？二 通过万有引力充当向心力一 通过重力近似等于万有引力直接称量不可行间接称量也不可行计算天体的质量万有引力的应用之一：方法一 通过重力近似等于万有引力这一条件 物体在行星表面所受到的万有引力近似等于物体的重力基本思路：如何测量月球的质量呢？在月球的表面测量重力加速度的方法计算天体的质量万有引力的应用之一：重力与质量的比值自由落体运动竖直方向抛体运动平抛运动斜抛运动……方法二 通过万有引力充当向心力这一条件基本思路： 将天体视为圆周运动，万有引力充当向心力计算天体的质量万有引力的应用之一：H动动手：计算地球的质量 若月球围绕地球做匀速圆周运动的周期为T，月球中心到地球中心的距离为r，地球的半径为R，试求出地球的质量M 。能否算出地球的密度呢？r能否算出月亮的质量呢？计算天体的质量万有引力的应用之一：mMR方法二 通过万有引力充当向心力这一条件基本思路： 天体运动视为圆周运动，万有引力充当着向心力的作用。中心天体环绕天体计算天体的质量万有引力的应用之一：只能计算中心天体的质量
不能计算环绕天体的质量计算天体质量需要的条件1.已知天体表面的重力加速度（g）和天体半径（R），可求天体质量（M）。2.已知环绕天体的轨道半径（r）与周期（T），可求中心天体的质量（M）。问题引申：如何计算其它星球的质量？1.如何计算太阳的质量？2.如何计算木星的质量？3.如何计算水星的质量通过地球通过木星的卫星通过发射人造卫星计算天体的质量万有引力的应用之一：月球地球已知：Re=4Rm,ge=6gm.求Me : Mm已知：日地相距为r,地球公转周期为T，求太阳的质量M。计算天体的质量万有引力的应用之一：例题：利用下列哪组数据，可以计算出
地球质量 （ ）
A、已知地球的半径R和地面的重力加速度g
B、已知卫星绕地球做匀速圆周运动的半径r
和周期T
C、已知地球绕太阳做匀速圆周运动的半径r
和周期T
D、已知卫星绕地球做匀速圆周运动的半径r
和线速度v
E、已知卫星绕地球做匀速圆周运动的周期T
和角速度ωABD知识小结计算天体的质量高中阶段研究天体运动的基本方法：
近似把一个天体环绕另一个天体的运动看作是匀速圆周运动，万有引力提供天体做圆周运动的向心力 方法二 通过万有引力充当向心力这一条件方法一 通过重力近似等于万有引力条件：
已知重力加速度g和地球半径R
条件：
已知环绕天体的轨道半径R和运行周期T 万有引力定律的应用作业：寻找万有引力定律还有哪些应用。课件47张PPT。§3.2.2 人造卫星 宇宙速度万有引力定律应用之二：预测未知天体 亚当斯与勒维烈预测在天王星附近还有一颗行星。神秘和美艳的宇宙------哈勃太空望远镜16年“十佳照片” 1、距地球两千八百万光年的宽边帽星系 2、被命名为蚂蚁星云的Mz3 3、 被称为爱斯基摩星云的 NGC 2392 4、 猫眼星云 5、距地球八千光年的沙漏星云 6、 锥形星云 7、距地球五千五百光年的天鹅星云中的完美风暴 8、以凡高作品《星夜》命名的景象 9、遥远的大犬星座的两个螺旋形星系相互碰撞 10、距地球九千光年的三裂星云 明朝万户飞天1970年4月24日这是一首中国人熟悉的乐曲……1957年10月4日，前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星我国在1970年4月20日发射了第一颗人造地球卫星
2003年10月15日，神州五号
载人宇宙飞船发射升空2007年10月24日，嫦娥一号探月卫星发射成功地面上的物体，怎样才能成为人造地球卫星呢？那么，速度为多大时，物体将不会落回地面而成为绕地球旋转的人造卫星呢？
建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动基本思路：卫星绕地球做圆周运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供可以看出: 卫星离地心越远，它运行的速度越慢。 对于靠近地面的卫星，可以认为此时的 r 近似等于地球半径R，把r用地球半径R代入，可以求出： 1、这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的最低发射速度，叫做第一宇宙速度。近地面的卫星的速度是多少呢？环绕速度 指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度发射速度 指被发射物体离开地面时的水平初速度
2、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吸引，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还受到太阳的引力。
3、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。这个速度叫第三宇宙速度。 讨论与交流：
设地球和卫星的质量分别为M和m,卫星到地心的距离为r,求卫星运动的线速度v、ω、T?思路：由F引=F心得( r↑,v ↓ )( r↑,ω↓)二、人造地球卫星( r↑,T↑ )1、卫星的绕行速度、角速度、周期与轨道半径的关系可见：V 、W 、T 与 r 为 一 一对应关系，与卫星质量m无关，a呢？
思考：对于绕地球运动的人造卫星：
（1）离地面越高，向心力越
（2）离地面越高，线速度越
（3）离地面越高，周期越
（4）离地面越高，角速度越
（5）离地面越高，向心加速度越小大小小小2.卫星离开地面向上发射时有超重现象，当进入轨道后，围绕地球做匀速圆周运动，这时卫星中的人和其他物体均以本身受的重力做为向心力，不再给支持物以压力或拉力，卫星上的物体完全失重，在卫星中处于“漂浮”状态，因此，在卫星上的仪器，凡是制造原理与重力有关的均不能使用，如：弹簧秤、天平等各种各样的卫星……所有卫星的轨道必须过地心F1F2F3赤道平面北南东西地球同步卫星3、同步卫星 讨论与交流：
①要使同步卫星跟随地球一起运动,那它的 轨道平面有什么要求?周期应该怎么确定?
②同步卫星离地的高度h又是怎么确定的？ 所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，只能在赤道平面，它的周期T＝２４ｈ。 因为v、w、T与轨道半径r一一对应，同步卫星与地球的周期相同都是24小时，设r=h+R （R为地球半径、h为离地面高度）所以知道同步卫星离地面的高度是一个定值同步卫星发射过程思考：如何利用同步卫星实现全球通讯？ 为了卫星之间不互相干扰，大约3°左右才能放置1颗，这样地球的同步卫星只能有120颗。西昌卫星发射中心 酒泉卫星发射基地 太原卫星发射中心 练习巩固 启动卫星的发动机使其速度加大，待它运动到距离地面的高度比原来大的位置，再定位使它绕地球做匀速圆周运动成为另一轨道的卫星，该卫星在后一轨道与在前一轨道相比（ ）
A.速度减小 B.周期增大
C.角速度减小 D.加速度增大
2.关于人造地球卫星的说法中正确的是 ( )
A、同步通讯卫星的高度和速率是可变的，高度增加速率增大，仍然同步；
B、所有的同步卫星的高度和速率都是一定的，且它们都在赤道上空的同一轨道上运行；
C、欲使某颗卫星的速度比预计的速度增大2倍，可使原来预算的轨道半径r变为r/4；
D、欲使卫星的周期比预计的周期增大到原来的2倍，可使原来的轨道半径不变，使速率增大到原来预计的2倍 。3现有两颗绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星A和B，它们的轨道半径分别是
rA和rB ，如果rA > rB ,则（）
A.卫星A的运动周期比卫星B的运动周期大
B.卫星A的线速度比卫星B的线速度大
C.卫星A的角速度比卫星B的角速度大
D.卫星A的加速度比卫星B的加速度大AB地球练习巩固 4、2005年10月11日9时整,我国成功发射了神舟六号载人飞船.神舟六号载人飞船在绕地球飞行了5 圈后变轨，轨道变为距地面高度为h 的圆形轨道．已知地球半径为R ，地面附近的重力加速度为g ．求飞船在圆轨道上运行的速度和运行的周期． 问题与探究：1.收集资料，认识
地球同步卫星的发射、变轨和应用。2.查阅资料，了解
黑洞理论。课件24张PPT。第三节 飞向太空我国发射的人造卫星类型飞向太空的桥梁——火箭
2、仔细观察我国古代的火箭——“起花”，看一看它由哪几部分组成。分析它为什么会升空。1、将手中一个充满气体的气球释放后，你会看到什么现象？你能否解释其中的原因？
观察与思考：中国首次载人飞船发射入轨过程2003年10月15日⑴结论：发射火箭的原理是利用火药燃烧向后急速喷出的气体产生的反作用力，使火箭向前射出的。⑵火箭的发明从技术上讲：我国是火箭的鼻祖近代火箭作出贡献的是：齐奥尔科夫斯基⑶火箭的组成壳体:运载弹头、人造卫星、空间探测器燃料:液态氢作燃料、液态氧作氧化剂⑸多级火箭：
发射时，第一级火箭燃烧结束后，便自动脱落，接着第二、第三级依次工作，燃烧结束后自动脱落，这样可以不断地减小火箭壳体的质量，减轻负担，使火箭达到远远超过使用同样多的燃料的一级火箭所能达到的速度。⑷火箭速度：多级火箭才能获得发射卫星所需速度。梦想成真——遨游太空梦想成真——遨游太空▲ 1957年10月4日，苏联发射了世界上第一颗人造卫星。
▲ 1961年4月12日，前苏联宇航员加加林乘东方1号飞船升空，历时108分钟，代表人类首次进入太空。
▲ 1963年6月16日，前苏联尼·捷列什科娃乘东方6号飞船上天，历时2天又22小时50分，成为世界第一位女宇航员。
▲1969年7月21日，美国宇航员阿姆斯特朗走出阿波罗11号飞船的登月舱，在月面停留21小时又18分钟，成为人类踏上月球第一人。 ▲1981年4月21日，美国成功发射并返回世界上首架航天飞机哥伦比亚号，使可重复使用的天地往返系统梦想成真
▲ 1985年7月25日，王赣骏乘挑战者号航天飞机进入太空，成为第一位华裔宇航员。
▲ 1986年2月20日进入轨道的前苏联和平号空间站，至今已在太空中运行了13年，成为寿命最长的空间站。▲ 2003年10月15日，中国第一艘载人飞船“神舟”五号发射成功
▲ 2005年10月12日，中国第二艘载人飞船“神舟”六号发射成功
▲ 2007年10月24日，中国第一颗探月卫星嫦娥一号发射成功，至今仍在绕月运行
▲ 俄罗斯的波利亚科夫，于1994—1995年间在和平号空间站上连续停留438天，成为在太空时间呆得最长的男宇航员；而美国的露西德于1996年在和平号上停留了188天，成为在太空时间呆得最长的女宇航员。空间探测器 伽利略号木星探测器 1989年10月18日，美国亚特兰蒂斯号航天飞机又把一个伽利略号木星探测器载上太空，6小时后将它送入飞往木星的旅途。这个专门探访木星的探测器重2550千克，装有两台钚—238作燃料的发动机和最先进的科学观测仪器。它的主要考察目标是木星及其16颗卫星，包括施放一个探测装置直接进入木星大气层考察。1990年2月9日飞过金星作了顺路探访。预计6年之后。1995年12月7日抵达木星，探测木星的大气层和辐射带，测绘木星16颗卫星，揭示木星的真面目。 “勇气”号是迄今美国发射的最尖端的火星探测装置，其顶部的桅杆式结构上装有全景照相机及具有红外探测能力的微型热辐射分光计。它们的位置与人眼高度相当，可以帮助科学家们确定火星上哪些岩石和土壤区域最有探测价值。
火星车上还有一个末端装备了各种工具的“手臂”。工具之一为显微镜成像仪，它能像地质学家手中的放大镜一样，以几百微米的超近距离对火星岩石纹理进行审视。另外还有穆斯鲍尔分光计和阿尔法粒子Ｘ射线分光计，可以用来进一步分析岩石构成。还有一个相当于地质学家常用的小锤子的工具，能除去火星岩石表面历经岁月沧桑的岩层，为研究岩石内部提供方便。这台6轮火星车将依靠餐桌大小的太阳能电池板获得动力。 奥德塞号 在2002年火星探测器奥德赛号又发现火星表层下1m深处有混在土中的冰。其范围从火星南极绵延到南半球60 (，预估水量可装满两个密歇根湖。另外有人还认为这些水只是冰山的一角。
先驱者10号 美国的先驱者号是世界上第一个行星和行星际探测器。1972年向木星发射的先驱者10号是第一个到达木星、木星卫星、土星附近的探测器。之后先驱者10号携带访问地外文明的镀金铝牌飞过冥王星，于1983年飞离太阳系，进入恒星际空间，成为第一个飞出太阳系的探测器。1997年，先驱者10号已远离地球90亿km，它发出的无线电信号要经过9h才能到达地球站。先驱者10号原设计寿命为22个月，但它已在太阳系深空中足足工作了25年，探测器上的11台同位素核能电池只剩下1台在坚持工作。由于传回地面的信号太弱，因此美国航空航天局(NASA)终于忍痛与它中断联系。一个深坑中的不见阳光的角落可能有冰。接着在1998年又发射了月球探测者进行水资源探测，也认为在月球南北两极陨石坑底部存在着水，这些水与月球尘土混杂在一起。月球探测者完成探测任务后，利用剩下的少量推进剂向可能有水的坑沿俯冲撞击，按计划中的设想，如果陨石坑里有水，从地球和哈勃空间望远镜就能观察到氢离子和氢氧根离子。遗憾的是地面观测点未能观测到任何水的迹象，所以到现在为止月球上到底有没有水尚是一个未解之谜。
月球探测者号 自阿波罗登月计划后，自20世纪70年代中到90年代初，人类的探月活动处于低潮。1994年美国发射的克莱门汀号探测器发现月球南极万户飞天
明朝初年，有个叫万户的人，利用了47个当时能买到的最大火箭和两个大风筝，企图升空，但不幸被火箭炸死。为了纪念他人们将月球背后的一个环形山命名为万户，以纪念这位宇航的先驱者。航天史的悲剧▲前苏联宇航员科马洛夫，1967年4月24日乘联盟1号飞船返回地面时，因降落伞未打开，成为第一位为航天殉难的宇航员▲1986年1月28日，挑战者号航天飞机起飞时发生爆炸，7位宇航员全部遇难，成为迄今最大的一次航天灾难。 1986年1月28日11时38分 “英雄之所以称之为英雄，并不在于我们赞颂的言辞，而在于他们始终如一地、锲而不舍地对神奇而美妙的宇宙进行探索，去实践真正的生活以至贡献出生命，我们已经失去了“挑战者号”，但是我们不能失去挑战的勇气和信心 ”
——里根课件23张PPT。 第一节
万有引力定律第一课时第一节 万有引力定律一.天体究竟做怎样的运动——“地心说”和“日心说”1.地心说：托勒玫(90-168)Claudius Peolemy ——在古代，以希腊亚里士多德为代表，认为地球是宇宙的中心。其它天体则以地球为中心，在不停地运动。这种观点，就是“地心说”。公元二世纪，天文学家托勒密，把当时天文学知识总结成宇宙的地心体系，发展完善了“地心说”，描绘了一个复杂的天体运动图象。第一节 万有引力定律——托勒玫认为，行星P在以C点为中心的轨道上做匀速圆周运动的同时，圆心C点也沿以O点为圆心的轨道相对于离地球不远的Q点做匀速圆周运动，这两种运动的复合，构成了行星的运动。 “地心说”行星运行图第一节 万有引力定律2.日心说：哥白尼(1473-1543) Nicolaus Copernicus ——波兰天文学家哥白尼经过近四年的观测和计算，于1543年出版了“天体运行论”正式提出“日心说”。
“日心说”认为，太阳不动，处于宇宙的中心，地球和其它行星公转还同时自转。
“日心说”对天体的描述大为简化，同时打破了过去认为其它天体和地球截然有别的界限，是一项真正的科学革命。第一节 万有引力定律 “日心说”和宗教的主张是相反的。为宣传和捍卫这个学说，意大利学者布鲁诺被宗教裁判所活活烧死。伽利略受到残酷的迫害，后人把历史上这桩勇敢的壮举形容为：“哥白尼拦住了太阳，推动了地球。”“日心说”行星运行图地心说代表人物:托勒密、亚里斯多德(古希腊)日心说代表人物:哥白尼、开普勒、伽利略、
布鲁诺第谷 丹麦天文学家，二十年如一日地对行星的运动进行观察，积累了大量的、精确程度令人吃惊的第一手观察资料，为开普勒三定律的发现奠定了基础。第谷（丹麦天文学家）第一节 万有引力定律 十七世纪，德国人开普勒在“日心说”的基础上，整理了他的老师，丹麦人第谷20多年观测行星运动的数据后，经过十七年艰苦计算，先后总结了关于行星运动的三条规律。使日心说有了完善的理论体系。被誉为“创制天空法律者。3.开普勒行星运动定律：开普勒（1571-1630）Joanhes Kepler开普勒 德国天文学家
（1571---1630）开普勒第一定律：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。AO=BO=R为半长轴CO=DO=r为半短轴(1609年）开普勒三大定律第一节 万有引力定律开普勒第二定律：对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。相等时间t内，SAB=SCD=SEK第一节 万有引力定律开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。（1619年）2RT=k第一节 万有引力定律第一节 万有引力定律二.万有引力定律的发现1.科学家对行星运动原因的各种猜想17世纪前：行星理所应当的做这种完美的圆周运动．胡克、哈雷等：受到了太阳对它的引力，证明了如果行星的轨道是圆形的，其所受的引力大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比．伽利略：开普勒：受到了来自太阳的类似与磁力的作用．笛卡儿：在行星的周围有旋转的物质作用在行星上，使得行星绕太阳运动．一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动．（1）地球表面的重力是否能延伸到月亮轨道？
（2）将物体水平抛出，速度越大，抛射越远，当速度大到一定值，
物体会落向哪里？
牛顿的猜想：
苹果与月亮受到的引力是同一种性质的力!2、苹果落地的思考：万有引力定律的发现第一节 万有引力定律 我们把牛顿在椭圆轨道下证明的问题简化为在圆形轨道来讨论、证明。3、万有引力定律的简单证明第一节 万有引力定律万有引力定律－－具体内容 自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比。第一节 万有引力定律第一节 万有引力定律万有引力定律的理解：1.m1和m2表示两个物体的质量；
2. r ：表示两物体间的距离，单位：米
注意：当两物体相距较远时，物体 可 视 为 质 点，r表示两 质点间的距离；当两物体相距较近时，物体不能视为质点，对于质量分布均匀的球体，r为球心间的距离。
3.G为引力常数。G=6.67×10－11 N·m2/kg2
G的物理意义——两质量各为1kg的物体相距1m时万有引力的大小。4.万有引力定律的：①普遍性；②相互性；③宏观性第一节 万有引力定律几种引力的比较万有引力定律的重要意义
（1）它是17世纪自然科学最伟大的成果之一。
● 它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一起来，对以后物理学和天文学的发展具有深远的影响。
● 它第一次揭示了自然界中一种基本相互作用的规律，在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。（2）在科学文化发展史上起到了积极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然的奥秘建立了极大的信心，人们有能力理解天地间的各种事物。第一节 万有引力定律作业:1）课本：P50，T1、2、3、4
不抄题，做作业本上，第一节晚修下后交
2）课本：P49，讨论与交流第一节 万有引力定律万有引力常量的测定卡文迪许实验MSR课件18张PPT。§3.2.1万有引力定律的应用(一）万有引力定律的应用
（一）计算天体的质量温故知新万有引力定律计算公式：常数G研究对象：任意两个有质量的物体r的取值：LRRAB讨论与交流地球的质量是如何得来的？二 通过万有引力充当向心力一 通过重力近似等于万有引力直接称量不可行间接称量也不可行计算天体的质量万有引力的应用之一：方法一 通过重力近似等于万有引力这一条件 物体在行星表面所受到的万有引力近似等于物体的重力基本思路：如何测量月球的质量呢？在月球的表面测量重力加速度的方法计算天体的质量万有引力的应用之一：重力与质量的比值自由落体运动竖直方向抛体运动平抛运动斜抛运动……方法二 通过万有引力充当向心力这一条件基本思路： 将天体视为圆周运动，万有引力充当向心力计算天体的质量万有引力的应用之一：H动动手：计算地球的质量 若月球围绕地球做匀速圆周运动的周期为T，月球中心到地球中心的距离为r，地球的半径为R，试求出地球的质量M 。能否算出地球的密度呢？r能否算出月亮的质量呢？计算天体的质量万有引力的应用之一：mMR方法二 通过万有引力充当向心力这一条件基本思路： 天体运动视为圆周运动，万有引力充当着向心力的作用。中心天体环绕天体计算天体的质量万有引力的应用之一：只能计算中心天体的质量
不能计算环绕天体的质量计算天体质量需要的条件1.已知天体表面的重力加速度（g）和天体半径（R），可求天体质量（M）。2.已知环绕天体的轨道半径（r）与周期（T），可求中心天体的质量（M）。问题引申：如何计算其它星球的质量？1.如何计算太阳的质量？2.如何计算木星的质量？3.如何计算水星的质量通过地球通过木星的卫星通过发射人造卫星计算天体的质量万有引力的应用之一：月球地球已知：Re=4Rm,ge=6gm.求Me : Mm已知：日地相距为r,地球公转周期为T，求太阳的质量M。计算天体的质量万有引力的应用之一：例题：利用下列哪组数据，可以计算出
地球质量 （ ）
A、已知地球的半径R和地面的重力加速度g
B、已知卫星绕地球做匀速圆周运动的半径r
和周期T
C、已知地球绕太阳做匀速圆周运动的半径r
和周期T
D、已知卫星绕地球做匀速圆周运动的半径r
和线速度v
E、已知卫星绕地球做匀速圆周运动的周期T
和角速度ωABD知识小结计算天体的质量高中阶段研究天体运动的基本方法：
近似把一个天体环绕另一个天体的运动看作是匀速圆周运动，万有引力提供天体做圆周运动的向心力 方法二 通过万有引力充当向心力这一条件方法一 通过重力近似等于万有引力条件：
已知重力加速度g和地球半径R
条件：
已知环绕天体的轨道半径R和运行周期T 万有引力定律的应用作业：寻找万有引力定律还有哪些应用。课件47张PPT。§3.2.2 人造卫星 宇宙速度万有引力定律应用之二：预测未知天体 亚当斯与勒维烈预测在天王星附近还有一颗行星。神秘和美艳的宇宙------哈勃太空望远镜16年“十佳照片” 1、距地球两千八百万光年的宽边帽星系 2、被命名为蚂蚁星云的Mz3 3、 被称为爱斯基摩星云的 NGC 2392 4、 猫眼星云 5、距地球八千光年的沙漏星云 6、 锥形星云 7、距地球五千五百光年的天鹅星云中的完美风暴 8、以凡高作品《星夜》命名的景象 9、遥远的大犬星座的两个螺旋形星系相互碰撞 10、距地球九千光年的三裂星云 明朝万户飞天1970年4月24日这是一首中国人熟悉的乐曲……1957年10月4日，前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星我国在1970年4月20日发射了第一颗人造地球卫星
2003年10月15日，神州五号
载人宇宙飞船发射升空2007年10月24日，嫦娥一号探月卫星发射成功地面上的物体，怎样才能成为人造地球卫星呢？那么，速度为多大时，物体将不会落回地面而成为绕地球旋转的人造卫星呢？
建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动基本思路：卫星绕地球做圆周运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供可以看出: 卫星离地心越远，它运行的速度越慢。 对于靠近地面的卫星，可以认为此时的 r 近似等于地球半径R，把r用地球半径R代入，可以求出： 1、这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的最低发射速度，叫做第一宇宙速度。近地面的卫星的速度是多少呢？环绕速度 指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度发射速度 指被发射物体离开地面时的水平初速度
2、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吸引，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还受到太阳的引力。
3、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。这个速度叫第三宇宙速度。 讨论与交流：
设地球和卫星的质量分别为M和m,卫星到地心的距离为r,求卫星运动的线速度v、ω、T?思路：由F引=F心得( r↑,v ↓ )( r↑,ω↓)二、人造地球卫星( r↑,T↑ )1、卫星的绕行速度、角速度、周期与轨道半径的关系可见：V 、W 、T 与 r 为 一 一对应关系，与卫星质量m无关，a呢？
思考：对于绕地球运动的人造卫星：
（1）离地面越高，向心力越
（2）离地面越高，线速度越
（3）离地面越高，周期越
（4）离地面越高，角速度越
（5）离地面越高，向心加速度越小大小小小2.卫星离开地面向上发射时有超重现象，当进入轨道后，围绕地球做匀速圆周运动，这时卫星中的人和其他物体均以本身受的重力做为向心力，不再给支持物以压力或拉力，卫星上的物体完全失重，在卫星中处于“漂浮”状态，因此，在卫星上的仪器，凡是制造原理与重力有关的均不能使用，如：弹簧秤、天平等各种各样的卫星……所有卫星的轨道必须过地心F1F2F3赤道平面北南东西地球同步卫星3、同步卫星 讨论与交流：
①要使同步卫星跟随地球一起运动,那它的 轨道平面有什么要求?周期应该怎么确定?
②同步卫星离地的高度h又是怎么确定的？ 所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，只能在赤道平面，它的周期T＝２４ｈ。 因为v、w、T与轨道半径r一一对应，同步卫星与地球的周期相同都是24小时，设r=h+R （R为地球半径、h为离地面高度）所以知道同步卫星离地面的高度是一个定值同步卫星发射过程思考：如何利用同步卫星实现全球通讯？ 为了卫星之间不互相干扰，大约3°左右才能放置1颗，这样地球的同步卫星只能有120颗。西昌卫星发射中心 酒泉卫星发射基地 太原卫星发射中心 练习巩固 启动卫星的发动机使其速度加大，待它运动到距离地面的高度比原来大的位置，再定位使它绕地球做匀速圆周运动成为另一轨道的卫星，该卫星在后一轨道与在前一轨道相比（ ）
A.速度减小 B.周期增大
C.角速度减小 D.加速度增大
2.关于人造地球卫星的说法中正确的是 ( )
A、同步通讯卫星的高度和速率是可变的，高度增加速率增大，仍然同步；
B、所有的同步卫星的高度和速率都是一定的，且它们都在赤道上空的同一轨道上运行；
C、欲使某颗卫星的速度比预计的速度增大2倍，可使原来预算的轨道半径r变为r/4；
D、欲使卫星的周期比预计的周期增大到原来的2倍，可使原来的轨道半径不变，使速率增大到原来预计的2倍 。3现有两颗绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星A和B，它们的轨道半径分别是
rA和rB ，如果rA > rB ,则（）
A.卫星A的运动周期比卫星B的运动周期大
B.卫星A的线速度比卫星B的线速度大
C.卫星A的角速度比卫星B的角速度大
D.卫星A的加速度比卫星B的加速度大AB地球练习巩固 4、2005年10月11日9时整,我国成功发射了神舟六号载人飞船.神舟六号载人飞船在绕地球飞行了5 圈后变轨，轨道变为距地面高度为h 的圆形轨道．已知地球半径为R ，地面附近的重力加速度为g ．求飞船在圆轨道上运行的速度和运行的周期． 问题与探究：1.收集资料，认识
地球同步卫星的发射、变轨和应用。2.查阅资料，了解
黑洞理论。课件24张PPT。第三节 飞向太空我国发射的人造卫星类型飞向太空的桥梁——火箭
2、仔细观察我国古代的火箭——“起花”，看一看它由哪几部分组成。分析它为什么会升空。1、将手中一个充满气体的气球释放后，你会看到什么现象？你能否解释其中的原因？
观察与思考：中国首次载人飞船发射入轨过程2003年10月15日⑴结论：发射火箭的原理是利用火药燃烧向后急速喷出的气体产生的反作用力，使火箭向前射出的。⑵火箭的发明从技术上讲：我国是火箭的鼻祖近代火箭作出贡献的是：齐奥尔科夫斯基⑶火箭的组成壳体:运载弹头、人造卫星、空间探测器燃料:液态氢作燃料、液态氧作氧化剂⑸多级火箭：
发射时，第一级火箭燃烧结束后，便自动脱落，接着第二、第三级依次工作，燃烧结束后自动脱落，这样可以不断地减小火箭壳体的质量，减轻负担，使火箭达到远远超过使用同样多的燃料的一级火箭所能达到的速度。⑷火箭速度：多级火箭才能获得发射卫星所需速度。梦想成真——遨游太空梦想成真——遨游太空▲ 1957年10月4日，苏联发射了世界上第一颗人造卫星。
▲ 1961年4月12日，前苏联宇航员加加林乘东方1号飞船升空，历时108分钟，代表人类首次进入太空。
▲ 1963年6月16日，前苏联尼·捷列什科娃乘东方6号飞船上天，历时2天又22小时50分，成为世界第一位女宇航员。
▲1969年7月21日，美国宇航员阿姆斯特朗走出阿波罗11号飞船的登月舱，在月面停留21小时又18分钟，成为人类踏上月球第一人。 ▲1981年4月21日，美国成功发射并返回世界上首架航天飞机哥伦比亚号，使可重复使用的天地往返系统梦想成真
▲ 1985年7月25日，王赣骏乘挑战者号航天飞机进入太空，成为第一位华裔宇航员。
▲ 1986年2月20日进入轨道的前苏联和平号空间站，至今已在太空中运行了13年，成为寿命最长的空间站。▲ 2003年10月15日，中国第一艘载人飞船“神舟”五号发射成功
▲ 2005年10月12日，中国第二艘载人飞船“神舟”六号发射成功
▲ 2007年10月24日，中国第一颗探月卫星嫦娥一号发射成功，至今仍在绕月运行
▲ 俄罗斯的波利亚科夫，于1994—1995年间在和平号空间站上连续停留438天，成为在太空时间呆得最长的男宇航员；而美国的露西德于1996年在和平号上停留了188天，成为在太空时间呆得最长的女宇航员。空间探测器 伽利略号木星探测器 1989年10月18日，美国亚特兰蒂斯号航天飞机又把一个伽利略号木星探测器载上太空，6小时后将它送入飞往木星的旅途。这个专门探访木星的探测器重2550千克，装有两台钚—238作燃料的发动机和最先进的科学观测仪器。它的主要考察目标是木星及其16颗卫星，包括施放一个探测装置直接进入木星大气层考察。1990年2月9日飞过金星作了顺路探访。预计6年之后。1995年12月7日抵达木星，探测木星的大气层和辐射带，测绘木星16颗卫星，揭示木星的真面目。 “勇气”号是迄今美国发射的最尖端的火星探测装置，其顶部的桅杆式结构上装有全景照相机及具有红外探测能力的微型热辐射分光计。它们的位置与人眼高度相当，可以帮助科学家们确定火星上哪些岩石和土壤区域最有探测价值。
火星车上还有一个末端装备了各种工具的“手臂”。工具之一为显微镜成像仪，它能像地质学家手中的放大镜一样，以几百微米的超近距离对火星岩石纹理进行审视。另外还有穆斯鲍尔分光计和阿尔法粒子Ｘ射线分光计，可以用来进一步分析岩石构成。还有一个相当于地质学家常用的小锤子的工具，能除去火星岩石表面历经岁月沧桑的岩层，为研究岩石内部提供方便。这台6轮火星车将依靠餐桌大小的太阳能电池板获得动力。 奥德塞号 在2002年火星探测器奥德赛号又发现火星表层下1m深处有混在土中的冰。其范围从火星南极绵延到南半球60 (，预估水量可装满两个密歇根湖。另外有人还认为这些水只是冰山的一角。
先驱者10号 美国的先驱者号是世界上第一个行星和行星际探测器。1972年向木星发射的先驱者10号是第一个到达木星、木星卫星、土星附近的探测器。之后先驱者10号携带访问地外文明的镀金铝牌飞过冥王星，于1983年飞离太阳系，进入恒星际空间，成为第一个飞出太阳系的探测器。1997年，先驱者10号已远离地球90亿km，它发出的无线电信号要经过9h才能到达地球站。先驱者10号原设计寿命为22个月，但它已在太阳系深空中足足工作了25年，探测器上的11台同位素核能电池只剩下1台在坚持工作。由于传回地面的信号太弱，因此美国航空航天局(NASA)终于忍痛与它中断联系。一个深坑中的不见阳光的角落可能有冰。接着在1998年又发射了月球探测者进行水资源探测，也认为在月球南北两极陨石坑底部存在着水，这些水与月球尘土混杂在一起。月球探测者完成探测任务后，利用剩下的少量推进剂向可能有水的坑沿俯冲撞击，按计划中的设想，如果陨石坑里有水，从地球和哈勃空间望远镜就能观察到氢离子和氢氧根离子。遗憾的是地面观测点未能观测到任何水的迹象，所以到现在为止月球上到底有没有水尚是一个未解之谜。
月球探测者号 自阿波罗登月计划后，自20世纪70年代中到90年代初，人类的探月活动处于低潮。1994年美国发射的克莱门汀号探测器发现月球南极万户飞天
明朝初年，有个叫万户的人，利用了47个当时能买到的最大火箭和两个大风筝，企图升空，但不幸被火箭炸死。为了纪念他人们将月球背后的一个环形山命名为万户，以纪念这位宇航的先驱者。航天史的悲剧▲前苏联宇航员科马洛夫，1967年4月24日乘联盟1号飞船返回地面时，因降落伞未打开，成为第一位为航天殉难的宇航员▲1986年1月28日，挑战者号航天飞机起飞时发生爆炸，7位宇航员全部遇难，成为迄今最大的一次航天灾难。 1986年1月28日11时38分 “英雄之所以称之为英雄，并不在于我们赞颂的言辞，而在于他们始终如一地、锲而不舍地对神奇而美妙的宇宙进行探索，去实践真正的生活以至贡献出生命，我们已经失去了“挑战者号”，但是我们不能失去挑战的勇气和信心 ”
——里根课件16张PPT。飞向太空中山市一中： 董志全普通高中物理课程标准实验教科书(必修1)一. 认识圆周运动圆周运动: 质点的轨迹是圆2. 匀速圆周运动质点沿圆周运动，如果在相等的时间内通过的圆弧长度相等，那么，这种运动就叫做匀速圆周运动。讨论：如何比较自行车的链轮、飞轮和后轮上各点的运动快慢呢?链轮飞轮后轮自行车中的转动 为了方便描述匀速圆周运动的快慢，需要引入一些
新的物理量！二、描述圆周运动的快慢的物理量：1. 线速度（v）质点沿圆周通过的弧长(s)与所用时间(t)的比值.大小：方向：沿质点所在圆弧处的切线方向单位：m/s即：匀速圆周运动是变速运动！描述质点沿圆周运动的快慢!2.角速度（ω）描述质点转过的圆心角的快慢!二、描述圆周运动的快慢的物理量：定义：单位： rad/s（弧度每秒）质点所在半径转过的角度( )与所用时间(t)的比值.即：角度与弧度二、描述圆周运动的快慢的物理量：2.角速度（ω）描述质点转过的圆心角的快慢!3.周期（T）：匀速圆周运动是周期不变的运动！做匀速圆周运动的质点运动一周所用的时间。4.频率（f）:周期的倒数.单位：赫兹（HZ）5.转速（n）:单位时间内转过的圈数单位：r/s 或 r/min二、描述圆周运动的快慢的物理量：设某一物体沿半径为r 的圆周做匀速圆周运动，用v表示线速度，用ω表示角速度，T表示周期，则：
v与T的关系：
ω与T的关系：
v与w的关系：探究：v、ω、T 的关系vω Tr两种常见传动装置皮带传动齿轮传动观察与思考：轮子边缘各点的线速度大小与皮带传动的速度相等！轮子边缘各点的线速度大小相等！1. 我们赖以生存的地球半径约为6400km ，自转周期为24h,试分析：（1）赤道上的A点和北纬600的B点的角速度大小之比ωA:ωB = ; 线速度大小之比vA:vB = ; （2）你能否求出它们的角速度和线速度大小?1:12:1三、课堂练习：1.一个大轮通过皮带带动小轮转动,皮带和两轮之间无滑动,大轮半径是小轮半径的3倍,大轮上一点S离转轴O1的距离是半径的1/3,大轮边缘上一点P,小轮边缘上一点Q,则:
(1)vQ : vP :vS = ;
(2)ωQ:ωP:ωS=__________.3:3:13:1:12.钟表里的时针、分针、秒针的角速度之比为_______.
3.若秒针长0.2m，则它的针尖的线速度是_______. 1:12:720 三、课堂练习：轮缘上各个点线速度大小相等,同一轮上各点的角速度一样。再见教学设计：董志全
课件制作：董志全oo
