第六章万有引力与航天章末复习（共22张ppt）
文档属性
| 名称 | 第六章万有引力与航天章末复习（共22张ppt） |
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| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 652.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-03-05 00:00:00 | ||
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文档简介
课件22张PPT。第六章复习
万有引力与航天 复习目标 ：1.构建本章知识网络
2.会用万有引力定律计算天体质量，解决卫星有关问题（重难点）
3.认识万有引力定律的科学成就，体会科学思想方法一、处理天体运动问题的“一”“二”“三”
分析处理天体运动问题，要抓住“一个模型”、应用“两个思路”、区分“三个不同”。
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:
(1)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
(2)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:GM=gR2，此式通常称为黄金代换式。3.三个不同:
(1)不同公式中r的含义不同。在万有引力定律公式(F= )中，r的含义是两质点间的距离；在向心力公式(F= =mω2r)中，r的含义是质点运动的轨道半径。当一个天体绕另一个天体做匀速圆周运动时，两式中的r相等。(2)运行速度、发射速度和宇宙速度的含义不同。
以下是三种速度的比较，见下表:(3)卫星的向心加速度a、地球表面的重力加速度g、在地球表面的物体随地球自转做匀速圆周运动的向心加速度a′的含义不同。【典例1】(2013·衡水高一检测)如图是我国发射“神舟七号”载人飞船的入轨过程。飞船先沿椭圆轨道飞行,后在远地点343千米处点火加速,由椭圆轨道变成高度为343千米的圆轨道,在此圆轨道上飞船运行的周期约为90分钟。下列判断正确的是( )A.飞船变轨前后的线速度相等
B.飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都处于失重状态
C.飞船在此圆轨道上运动的角速度大于同步卫星运动的角速度
D.飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿圆轨道运动的加速度【标准解答】选B、C。飞船点火加速变轨,前后的线速度不相等,所以A不正确。飞船在圆轨道上时由万有引力来提供向心力,航天员出舱前后都处于完全失重状态,B正确。飞船在此圆轨道上运动的周期为90分钟,小于同步卫星运动的周期24小时,根据T= 知,飞船在此圆轨道上运动的角速度大于同步卫星运动的角速度,C正确。飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时只有万有引力产生加速度,变轨后沿圆轨道运动也是只有万有引力产生加速度,所以两种情况下的加速度相等,D不正确。【变式训练】同步卫星位于赤道上方，相对地面静止不动。如果地球半径为R，自转角速度为ω，地球表面的重力加速度为g。那么，同步卫星绕地球的运行速度为( )
【解析】选D。同步卫星的向心力等于地球对它的万有引力
故卫星的轨道半径 物体在地球表面的重力约等于所受地球的万有引力 =mg，即GM=gR2。
所以同步卫星的运行速度v=rω= D正确。 二、双星问题
1.双星：众多的天体中如果有两颗恒星，它们靠得较近，在万有引力作用下绕着它们连线上的某一点共同转动，这样的两颗恒星称为双星。
2.双星问题特点：如图所示为质量分别是m1和m2的两颗相距较近的恒星。它们间的距离为L。此双星问题的特点是：(1)两星的运行轨道为同心圆,圆心是它们之间连线上的某一点;
(2)两星的向心力大小相等,由它们间的万有引力提供;
(3)两星的运动周期、角速度相同;
(4)两星的运动半径之和等于它们间的距离,即r1+r2=L。3.双星问题的处理方法:双星间的万有引力提供了它们做圆周运动的向心力，即
4.双星问题的两个结论：
(1)运动半径：m1r1=m2r2，即某恒星的运动半径与其质量成反比。
(2)质量之和：由于ω= r1+r2=L，所以两恒星的质量之和m1+m2=【典例2】宇宙中两个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，但两者不会因万有引力的作用而吸引到一起。设两者的质量分别为m1和m2，两者相距为L。求：
(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。【标准解答】这两颗星必须各自以一定的速度绕某一中心转动才不至于因万有引力作用而吸引在一起，从而保持两星间距离L不变，且两者做匀速圆周运动的角速度ω必须相同。如图所示，两者轨迹圆的圆心为O，圆半径分别为R1和R2。由万有引力提供向心力，有 ＝m1ω2R1 ①
＝m2ω2R2 ②
(1)由①②两式相除，得
(2)因为v＝ωR，所以
(3)由几何关系知R1＋R2＝L ③
联立①②③式解得ω＝
答案：(1) (2) (3) 【变式训练】质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速圆周运动，星球A和B两者中心之间距离为L。已知A、B的中心和O三点始终共线，A和B分别在O的两侧。引力常量为G。(1)求两星球做圆周运动的周期。
(2)在地月系统中,若忽略其他星球的影响,可以将月球和地球看成上述星球A和B,月球绕其轨道中心运行的周期记为T1。但在近似处理问题时,常常认为月球是绕地心做圆周运动的,这样算得的运行周期记为T2。已知地球和月球的质量分别为5.98×1024kg和7.35×1022kg。求T2与T1两者平方之比。(结果保留三位小数)【解析】(1)两星球围绕同一点O做匀速圆周运动，其角速度相
同，周期也相同，其所需向心力由两者间的万有引力提供，
则：对于星球B： 对于星球A:
其中r1+r2=L,由以上三式可得：(2)对于地月系统，若认为地球和月球都围绕中心连线某点O做
匀速圆周运动，由(1)可知地球和月球的运行周期T1=
若认为月球围绕地心做匀速圆周运动，由万有
引力与天体运动的关系：
解得T2=
则
答案：(1) (2)1.012
万有引力与航天 复习目标 ：1.构建本章知识网络
2.会用万有引力定律计算天体质量，解决卫星有关问题（重难点）
3.认识万有引力定律的科学成就，体会科学思想方法一、处理天体运动问题的“一”“二”“三”
分析处理天体运动问题，要抓住“一个模型”、应用“两个思路”、区分“三个不同”。
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:
(1)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
(2)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:GM=gR2，此式通常称为黄金代换式。3.三个不同:
(1)不同公式中r的含义不同。在万有引力定律公式(F= )中，r的含义是两质点间的距离；在向心力公式(F= =mω2r)中，r的含义是质点运动的轨道半径。当一个天体绕另一个天体做匀速圆周运动时，两式中的r相等。(2)运行速度、发射速度和宇宙速度的含义不同。
以下是三种速度的比较，见下表:(3)卫星的向心加速度a、地球表面的重力加速度g、在地球表面的物体随地球自转做匀速圆周运动的向心加速度a′的含义不同。【典例1】(2013·衡水高一检测)如图是我国发射“神舟七号”载人飞船的入轨过程。飞船先沿椭圆轨道飞行,后在远地点343千米处点火加速,由椭圆轨道变成高度为343千米的圆轨道,在此圆轨道上飞船运行的周期约为90分钟。下列判断正确的是( )A.飞船变轨前后的线速度相等
B.飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都处于失重状态
C.飞船在此圆轨道上运动的角速度大于同步卫星运动的角速度
D.飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿圆轨道运动的加速度【标准解答】选B、C。飞船点火加速变轨,前后的线速度不相等,所以A不正确。飞船在圆轨道上时由万有引力来提供向心力,航天员出舱前后都处于完全失重状态,B正确。飞船在此圆轨道上运动的周期为90分钟,小于同步卫星运动的周期24小时,根据T= 知,飞船在此圆轨道上运动的角速度大于同步卫星运动的角速度,C正确。飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时只有万有引力产生加速度,变轨后沿圆轨道运动也是只有万有引力产生加速度,所以两种情况下的加速度相等,D不正确。【变式训练】同步卫星位于赤道上方，相对地面静止不动。如果地球半径为R，自转角速度为ω，地球表面的重力加速度为g。那么，同步卫星绕地球的运行速度为( )
【解析】选D。同步卫星的向心力等于地球对它的万有引力
故卫星的轨道半径 物体在地球表面的重力约等于所受地球的万有引力 =mg，即GM=gR2。
所以同步卫星的运行速度v=rω= D正确。 二、双星问题
1.双星：众多的天体中如果有两颗恒星，它们靠得较近，在万有引力作用下绕着它们连线上的某一点共同转动，这样的两颗恒星称为双星。
2.双星问题特点：如图所示为质量分别是m1和m2的两颗相距较近的恒星。它们间的距离为L。此双星问题的特点是：(1)两星的运行轨道为同心圆,圆心是它们之间连线上的某一点;
(2)两星的向心力大小相等,由它们间的万有引力提供;
(3)两星的运动周期、角速度相同;
(4)两星的运动半径之和等于它们间的距离,即r1+r2=L。3.双星问题的处理方法:双星间的万有引力提供了它们做圆周运动的向心力，即
4.双星问题的两个结论：
(1)运动半径：m1r1=m2r2，即某恒星的运动半径与其质量成反比。
(2)质量之和：由于ω= r1+r2=L，所以两恒星的质量之和m1+m2=【典例2】宇宙中两个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，但两者不会因万有引力的作用而吸引到一起。设两者的质量分别为m1和m2，两者相距为L。求：
(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。【标准解答】这两颗星必须各自以一定的速度绕某一中心转动才不至于因万有引力作用而吸引在一起，从而保持两星间距离L不变，且两者做匀速圆周运动的角速度ω必须相同。如图所示，两者轨迹圆的圆心为O，圆半径分别为R1和R2。由万有引力提供向心力，有 ＝m1ω2R1 ①
＝m2ω2R2 ②
(1)由①②两式相除，得
(2)因为v＝ωR，所以
(3)由几何关系知R1＋R2＝L ③
联立①②③式解得ω＝
答案：(1) (2) (3) 【变式训练】质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速圆周运动，星球A和B两者中心之间距离为L。已知A、B的中心和O三点始终共线，A和B分别在O的两侧。引力常量为G。(1)求两星球做圆周运动的周期。
(2)在地月系统中,若忽略其他星球的影响,可以将月球和地球看成上述星球A和B,月球绕其轨道中心运行的周期记为T1。但在近似处理问题时,常常认为月球是绕地心做圆周运动的,这样算得的运行周期记为T2。已知地球和月球的质量分别为5.98×1024kg和7.35×1022kg。求T2与T1两者平方之比。(结果保留三位小数)【解析】(1)两星球围绕同一点O做匀速圆周运动，其角速度相
同，周期也相同，其所需向心力由两者间的万有引力提供，
则：对于星球B： 对于星球A:
其中r1+r2=L,由以上三式可得：(2)对于地月系统，若认为地球和月球都围绕中心连线某点O做
匀速圆周运动，由(1)可知地球和月球的运行周期T1=
若认为月球围绕地心做匀速圆周运动，由万有
引力与天体运动的关系：
解得T2=
则
答案：(1) (2)1.012