课件34张PPT。物理?必修2（粤教）第三章 万有引力定律及其应用
第一节 万有引力定律教学目标教学目标及高考热点高考热点(1)万有引力定律与圆周运动相综合，结合航天技术、人造地球卫星等现代科技的重要领域．
(2)行星或卫星做匀速圆周运动的线速度、角速度、加速度和周期与半径的关系．重点：开普勒行星定律，万有引力定律及其建立过程．
难点：万有引力定律及其建立过程．一、对天体运动的认识预习篇1．古代的两种学说：古代人们对天体运动做了大量的观察，并根据自己的认识总结出两种重要的学说“地心说”和“日心说”，但限于当时的自然科学水平都有缺陷和错误，“日心说”比“地心说”更进了一步．
(1)“地心说”：“地心说”认为________是宇宙的中心，地球是静止不动的，太阳、月亮及其他行星都绕________运动．提出“地心说”的代表人物是古希腊的________．地球地球托勒密预习篇 (2)“日心说”：“日心说”认为________是宇宙的中心，是静止不动的，地球和其他星体围绕________运动．是波兰科学家________首先提出“日心说”．
2．开普勒的行星三定律：
(1)开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是________，太阳位于所有椭圆的________上．
(2)开普勒第二定律：对每一个行星而言，太阳和行星的连线在________内扫过的________．太阳太阳哥白尼椭圆一个焦点相等时间面积都相等预习篇平方立方二、万有引力定律预习篇1．发现：________在前人研究的基础上，经严密的推理运算和实践检验，提出了万有引力定律．
2．内容：宇宙间任意两个有质量的物体间都存在相互吸引力，其大小与两物体的质量乘积成________，与它们间的距离的平方成________．
3．数学表达式：F＝________，m1、m2分别是两物体的质量，r为两物体间的距离．G为________，英国科学家________最先利用扭秤测出：G＝____________N·m2/kg2.牛顿正比反比引力常数卡文迪许6.67×10－11考点篇 考点1 对开普勒行星运动定律的理解1．第一定律：又称椭圆轨道定律，它告诉我们，所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，而太阳位于所有行星公共的焦点上．
2．第二定律：又称面积定律，定律给出了行星运动快慢的规律，当行星靠近太阳时，运动速度较大，远离太阳时，运动速度较小．面积定律具有普遍性，不仅适用于行星绕太阳运动，也适用于卫星绕行星的运动．考点篇考点篇例1 下列关于开普勒对于行星运动规律的认识的说法正确的是( )
A．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆
B．所有行星绕太阳运动的轨道都是圆
C．所有行星的轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相同
D．所有行星的公转周期与行星的轨道的半径成正比由开普勒第一定律知所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上．所以A正确，B错误．由开普勒第三定律知所有行星的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，故C、D错误． A考点篇考点篇小结：①开普勒虽然仅给出了行星运动的规律，但其规律同样适用于卫星绕行星的运动，只是式中的常数k与中心天体质量有关，对不同的中心天体，k值不同．②若天体的运动简化为圆周运动，式中的a就是圆周的半径，式中的T为行星(或卫星)绕太阳(或行星)运动的公转周期，不是行星的自转周期．变式训练考点篇1．(双选)关于行星的运动，以下说法正确的是( )
A．行星轨道的半长轴越短，自转周期越大
B．行星轨道的半长轴越长，公转周期越大
C．水星的半长轴最短，公转周期最大
D．海王星离太阳“最远”，绕太阳运行的公转周期最大BD考点篇考点2 对万有引力定律的理解考点篇1．对引力定律公式的理解：
(1)式中的G＝6.67×10－11 N·m2/kg2是牛顿发现引力定律百多年后由英国科学家卡文迪许用扭称实验首先测出，其物理意义是：引力常数在数值上等于两个质量都是1 kg质点，相距1 m时的相互吸引力．
(2)式中的r是两个质点间的距离，对于均匀球体，就是两球心距离．
2．万有引力定律的适用条件．
(1)万有引力定律适用于两个质点间的相互作用．
(2)一个均匀球体与球外一个质点间适用于该定律，其中r为球心到质点间的距离．考点篇3．应用万有引力定律时应注意的问题：考点篇例2 (2013·广东珠海高一)下列说法符合史实的是( )
A．牛顿发现了万有引力定律
B．卡文迪许发现了行星的运动规律
C．开普勒第一次在实验室里测出了万有引力常量
D．伽利略发现了海王星和冥王星开普勒发现了行星运动三定律，牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量，选项A正确． A变式训练考点篇2．(2013·海南高一)下列说法符合史实的是( )
A．牛顿发现了行星的运动规律
B．开普勒发现了万有引力定律
C．牛顿发现了海王星和冥王星
D．卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量D考点篇考点篇 D变式训练考点篇D考点篇考点3 万有引力与重力的关系考点篇考点篇考点篇考点篇例4 (2014·海南中学高一)某星球的密度是地球的2倍，半径为地球的4倍，一个在地球上重500 N的人，在该星球上的体重是( )
A．250 N B．1 000 N
C．2 000 N D．4 000 N D考点篇考点篇变式训练B考点篇课件32张PPT。物理?必修2（粤教）第三章 万有引力定律及其应用
第二节 万有引力定律的应用重点：应用引力定律计算天体的质量，讨论人造卫星运动的线速度、角速度、周期与半径的关系，人造卫星宇宙速度，特别是第一宇宙速度．
难点：万有引力定律与圆周运动结合及其应用．一、计算天体的质量预习篇1．基本思路：行星绕恒星或卫星绕行星做匀速圆周运动的向心力是它们间的________提供，测量出环绕中心天体运动的________和环绕半径r，即可求出________的质量．
2．公式：引力等于向心力即________________，中心天体的质量________．万有引力周期T中心天体二、预测未知天体预习篇若某行星附近存在一个未知天体，则它的实际运动轨道会与理论计算出的轨道存在差异，由此可推知是否有未知天体存在．如海王星、冥王星等的发现．三、人造卫星与宇宙速度预习篇地心预习篇3．三种宇宙速度.7.911.2地球最小 16.7最小考点篇 考点1 天体质量的计算考点篇考点篇 A考点篇变式训练考点篇AC考点篇考点2 人造卫星问题考点篇考点篇考点篇考点篇例2 (2012·广东高考)(双选)如图所示，飞船从轨道1变轨至轨道2.若飞船在两轨道上都做匀速圆周运动，不考虑质量变化，相对于在轨道1上，飞船在轨道2上的( )
A．动能大 B．向心加速度大
C．运行周期长 D．角速度小 CD考点篇考点篇小结：(1)卫星做匀速圆周运动的线速度、角速度、周期及加速度与半径的关系都是单调函数，卫星距离地球越远，轨道半径越大，线速度、角速度和加速度都是越小，而周期则越大．(2)卫星做匀速圆周运动的线速度、角速度、周期及加速度与半径的关系都与卫星的质量无关．(3)地球卫星有最小周期为83 min，不可能发射周期小于83 min的卫星．变式训练考点篇2．(2013·广东实验中学高一)(双选)2013年6月20日，小华同学通过全国太空授课得知“神舟十号”飞船在圆轨道上运转一圈的时间为90分钟，由此他将“神舟十号”飞船与同步卫星进行比较而得出以下结论，其中正确的是( )
A．“神舟十号”飞船运行的轨道和同步卫星的轨道是同一轨道
B．“神舟十号”飞船运行的角速度大于同步卫星的角速度
C．“神舟十号”飞船运行的向心加速度小于同步卫星的加速度
D．“神舟十号”飞船在圆轨道上的速率大于同步卫星的速率BD考点篇考点3 宇宙速度考点篇考点篇(3)第一宇宙速度也是发射卫星的最小速度．
2．第二宇宙速度：是指使卫星摆脱地球的束缚所需要的最小的发射速度，其值为v2＝11.2 km/s.第二宇宙速度又叫脱离速度．
3．第三宇宙速度：是指使卫星摆脱太阳的束缚所需要的最小的发射速度，其值为v3＝16.7 km/s.第三宇宙速度又叫逃逸速度．
4．发射速度与运行速度．
(1)发射速度：是指被发射物在离开发射装置时的初速度．①要发射一颗人造卫星，发射速度不能小于第一宇宙速度．考点篇②若发射速度为7.9 km/s＜v＜11.2 km/s，卫星将环绕地球做椭圆轨道运动．③若发射速度为11.2 km/s＜v＜16.7 km/s，卫星将脱离地球的作用，而绕太阳运动．④若发射速度大于16.7 km/s，卫星将脱离太阳引力的束缚而离开太阳系．
(2)运行速度：是指卫星在进入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动的速度．当卫星做匀速圆周运动的半径近似等于地球半径时，运行速度等于第一宇宙速度，所以第一宇宙速度是卫星运行的最大速度．考点篇例3 (2014·北京六十中高一)(双选)关于第一宇宙速度，下列说法正确的是( )
A．它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度
B．它是人造地球卫星绕地球飞行的最大速度
C．它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度
D．它是能使卫星进入近地圆形轨道的最大发射速度BC考点篇 第一宇宙速度是卫星绕地面做匀速圆周运动的最大速度，又是发射卫星的最小速度，B、C选项正确．考点篇变式训练考点篇3．(2013·广东珠海高一)在地面附近发射飞行器，速度至少要达到7.9 km/s，此速度称为( )
A．第一宇宙速度 B．第二宇宙速度
C．第三宇宙速度 D．以上说法都不对A考点篇 在地球附近发射飞行器，发射速度的最小值是第一宇宙速度，其值为7.9 km/s，A选项正确．课件26张PPT。物理?必修2（粤教）第三章 万有引力定律及其应用
第三节 飞 向 太 空重点：人造卫星的发射，航天技术中的力学问题．
难点：区别环绕速度与发射速度，卫星变轨问题．一、飞向太空的桥梁——火箭预习篇1．人造卫星的发射．
(1)发射地球的人造卫星：要成为地球的人造卫星，发射速度必须达到__________．
(2)发射太阳的人造“行星”：要成为太阳的人造行星，或探测其他行星，发射速度必须达到__________．
(3)发射太阳系以外的宇宙探测器：要探测太阳系外的宇宙，发射速度必须达到__________．7.9 km/s11.2 km/s16.7 km/s预习篇2．发射卫星的火箭．
(1)原理：火箭是利用燃料燃烧向后喷出的气体产生的反冲作用力而向前推进的．
(2)多级火箭发射：由于一级火箭发射还达不到发射人造卫星所需的速度，通常采用多级火箭发射，一般采用__________发射．三级火箭二、人类遨游太空预习篇考点篇 考点1 火箭与人造卫星1．人造卫星．
人造卫星要进入飞行轨道必须有足够大的速度．速度达到7.9 km/s可进入绕地球飞行的轨道，成为人造地球卫星；速度达到11.2 km/s可成为太阳的人造行星．
2．三级火箭．
(1)一级火箭最终速度达不到发射人造卫星所需要的速度，发射卫星要用多级火箭．考点篇(2)三级火箭的工作过程．
火箭起飞时，第一级火箭的发动机“点火”，燃料燃尽后；第二级火箭开始工作，并自动脱掉第一级火箭的考点篇外壳，以此类推……
由于各级火箭的连接部位需大量附属设备，这些附属设备具有一定的质量，并且级数越多，连接部位的附属设备质量越大，并且所需的技术要求也越精密，因此，火箭的级数并不是越多越好，一般用三级火箭．考点2 航天技术中的力学问题考点篇考点篇(2)卫星要从高轨道向低轨道变轨时要减速：在右图中，若要使卫星从轨道3返回到轨道1，则在轨道b处突然减速，此时引力大于向心力，卫星沿椭圆轨道2做向心运动，让该椭圆轨道与接收点相切或相交可成功回收卫星．考点篇2．人造卫星的超重和失重问题．
(1)人造卫星的超重问题：卫星在上升过程或减速返回的过程，宇航员具有向上的加速度，受到的支持力大于重力，处于超重状态．宇航员在超重状态时，头部的血液流向下肢抑制血液向心脏和脑部回流，造成宇航员身体不适．
(2)人造卫星的失重问题：卫星在正常轨道运行时，万有引力提供向心力，在卫星内的所有物体具有向下的加速度a＝g，处于完全失重状态．在卫星中与重力有关的现象都不会发生，与重力作用有关的仪器都不能正常工作．考点篇例1 (2014·海南中学高一)(双选)中国于2010年底在酒泉卫星发射中心发射空间目标飞行器“天宫一号”．“天宫一号”是中国为下一步建造空间站而研制的，重约8.5吨，分为支援舱和实验舱两个舱，在实验舱做实验时，下列仪器可以使用的是( )
A．天平
B．弹簧握力计
C．温度计
D．水银气压计天平根据等臂杠杆原理制成的，在飞船中物体和砝码重力完全提供向心力，对托盘没有压力，故A错误；弹簧握力计是运用弹性形变原理使用的，故B正确；温度计是靠液体的热胀冷缩原理制成的，与是否失重无关，故温度计能够使用，故C正确；水银气压计是根据玻璃管中水银由于受到重力而产生的向下的压强和外界的大气压强相平衡的原理制成的，在飞船中水银处于失重状态，所以不能使用，故D错误． BC考点篇变式训练考点篇C宇航员受地球的引力作用，只是引力充当向心力，处于完全失重状态，宇航员与空间站之间无弹力的作用，所以A、B选项错误；C选项正确；宇航员无初速度释放小球后，小球与空间站无相对运动，D选项错误．考点篇考点篇例2 (2014·广州六中高一)2013年6月11日17时38分，我国在酒泉卫星发射中心准时发射了“神舟十号”飞船．经过几次变轨后进入预定轨道与“天宫一号”对接，如图所示，飞船由近地圆轨道1处发动机向后喷气通过椭圆轨道2变轨到远地圆轨道3.轨道1与轨道2相切于a点，轨道2与轨道3相切于b点．完成预定任务后安全返回．则下列说法正确的是( )考点篇A．在轨道1上运行的角速度小于轨道3上运行的角速度
B．在轨道1上过a点时的速度大于轨道2上过a点时的速度
C．在轨道3上过b点时的加速度大于轨道2上过b点时的加速度
D．在轨道2上运动时做无动力飞行，从a点到b点机械能守恒 D考点篇考点篇小结：(1)卫星绕行星运行过程处于完全失重状态，一切与重力有关的现象都不会发生．(2)卫星在发射或回收过程都要经过多次变轨，判断变轨问题时，可根据①对不同的圆轨道：轨道半径增大过程，要加速，“其他力”做正功，此过程机械能增加；轨道半径减小过程，要减速，“其他力”做负功，此过程机械能减小．②对不同的轨道上的同一点的加速度：无论是什么形状的轨道，只要是同一点，卫星受到的引力相等，加速度也一定相等．变式训练考点篇2．(2013·天津高一)(双选)如图所示，在发射某地球卫星的过程中，首先将卫星从A点发射进入椭圆轨道Ⅰ运行，然后在B点通过改变卫星速度，让卫星进入预定圆轨道Ⅱ上运行，则( )
AD考点篇A．该卫星的发射速度必定小于11.2 km/s
B．卫星在椭圆轨道Ⅰ运行的过程中，经过A点的线速度小于经过B点的线速度
C．卫星在椭圆轨道Ⅰ上的周期大于卫星在轨道Ⅱ上的周期
D．卫星在A点的加速度大于卫星在B点的加速度该卫星没有离开地球的束缚，故发射速度小于第二宇宙速度，即小于11.2 km/s，A选项正确；卫星在椭圆轨道运动时，应用开普勒的“面积定律”及“周期定律”可知B、C选项错误；卫星在A点的轨道半径较B点小向心加速度较大，D选项正确．考点篇
