高中物理 教科版必修2 第三章第2节《万有引力定律》学案

3.2万有引力定律的应用
（一）规律公式
向心力公式：= = =
万有引力公式：______________
地表重力与引力关系： 黄金代换：
天体绕行公式（万有引力提供向心力）即是：
期中r是指 ，不一定是天体半径。
（二）科学应用
1、计算中心天体的质量
方法①：利用地表的重力加速度
已知地球质量为R，地表加速度为g，则地球的质量是多少？
小结1：
提问1、宇航员在某一星球上以速度v0竖直上抛一物体，经时间 t 落回手中，
已知该星球的半径为R，求该星球质量为多大？
方法②：利用卫星
若月球m绕地球M做匀速圆周运动，其周期为T，
又知月球到地心的距了为r,则地球的质量是多少？
小结2：
提问2、根据月球m环绕地球M做匀速圆周运动的轨道半径r和周期T能测出月球
的质量吗？
答：_________，根据周期和半径只能求出______________的质量。
提问3、课本54页第1题
提问4：已知引力常量G和下列各组数据，不能计算出地球质量的是(　　)
A．地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的距离
B．月球绕地球运行的周期及月球离地心的距离
C．人造地球卫星在地面附近绕行的线速度及运行周期
D．若不考虑地球自转，已知地球的半径及重力加速度
2、计算中心天体的密度
复习：球体的体积公式______________________
例3.若已知地球的半径为R，地表重力加速度为g，地球的平均密度大概是多少？
提问5．一飞船在某行星表面附近沿圆轨道绕该行星飞行，若认为行星是密度均匀的球体，那么要确定该行星的密度，只需要测量(　　)
A．飞船的轨道半径 B．飞船的运行速度
C．飞船的运行周期 D．行星的质量
3、预测未知天体
提问6．科学家们推测，太阳系的第九大行星 ( http: / / www.21cnjy.com )就在地球的轨道上，从地球上看，它永远在太阳的背面，人类一直未能发现它，可以说是“隐居”着的地球的“孪生兄弟”．由以上信息我们可以推知(　　)
A．这颗行星的公转周期与地球相等
B．这颗行星的自转周期与地球相等
C．这颗行星的质量与地球相等
D．这颗行星的密度与地球相等
3.2万有引力定律的应用 第2课时
（一）基本规律：
人造卫星m绕地球M当理想匀速圆周运动，则向心力由 提供，地球半径为R，
得 = = =
（2）人造卫星：人类发射进太空且绕地球作周期性转动的物体。种类较多。
（二）人造卫星
（1）基本特点
问题1：卫星的轨道平面一定经过地心吗？一定跟赤道平面重合吗？
问题2：若把卫星近似做匀速圆运动，则它所需的向心力的来源是什么？
问题3：若把卫星近似做匀速圆运动，则它的轨道半径增大时，它的线速度、角速度、
周期及加速度如何变化？
由得
,r越大，v越_________；,越大，v越_________；
, r越大，T越_________；，r越大，a越__________；
*卫星轨道越高越慢，周期越长。
练习1．人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为R，线速度为v，周期为T，若使该卫星的周期变为2T，可行的办法是(　　)
A．R不变，线速度变为 B．v不变，使轨道半径变为2R
C．轨道半径变为R D．v不变，使轨道半径变为
（2）同步卫星的特点
（1）同步卫星的周期、角速度与地球的自转周期、角速度____________
（2）同步卫星运动的轨道平面必与赤道平面____________，即必在赤道的正上空。
（3）在赤道上空距地面高度固定不变，即h=_________________________________
练习2．关于地球同步卫星，下列说法不正确的是(　　)
A．它的周期与地球自转周期相同
B．它的周期、高度、速度大小都是一定的
C．我国发射的同步通讯卫星可以定点在北京上空
D．我国发射的同步通讯卫星必须定点在赤道上空
（3）发射速度、运行速度、和宇宙速度（详见金版学案P39）
问题1：人造卫星的发射速度、运行速度有什么不同？
问题2：三个宇宙速度的大小分别是多少？它们是发射速度还是运行速度？
答：V1=_______________, V2=_______________,V3=_______________,
它们是指_____________速度。
问题3：第一宇宙速度是最小的发射速度还是最大的发射速度？是最小的运行速度还是最大的运行速度？
答：第一宇宙速度既是最______的发射速度，也是最______的运行速度（即卫星在地球表面做匀速圆周运动的速度）。
课后练习P55，第2题：
提示：第一宇宙速度是指卫星在地球（中心体）表面做匀速圆周运动的速度，卫星所需的向心力是由____________提供，而表面的重力与万有引力________，所以
（1）由 得 第一宇宙速度
（2）由 得 第一宇宙速度
（三）课堂练习：课本55页第3、4、5题
中心天体
环绕天体
ｒ
R