万有引力与航天课件.ppt

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1、第四节万有引力与航天一、万有引力定律1．内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体的质量m1和m2的成正比，与它们之间的距离r的成反比．2．表达式：F＝，其中G＝N·m2/kg2，叫引力常量．3．适用条件：公式适用于质点间的相互作用．也适用于两个质量分布均匀的球体间的相互作用，但此时r是间的距离，一个均匀球体与球外一个质点的万有引力也适用，其中r为到质点间的距离．主干知识整合二次方6.67×10－11两球心球心乘积[学有所悟]如何理解两物体间的万有引力？1．两个物体间相互作用的万有引力是一对作用力和反作用力，它们大小相等，方向相反，分别作用于两个物

2、体上．2．在通常情况下，万有引力非常小，只有在质量巨大的星球间或天体与天体附近的物体间，它的存在才有实际的物理意义，故在分析地球表面上物体受力时，不考虑地面上物体间的万有引力，只考虑地球对地面上物体的万有引力．3．两物体间的万有引力只与它们本身的质量以及它们之间的距离有关，而与所在空间的性质无关，也与周围有无其他物体无关．[自主检测]二、宇宙速度及同步卫星在地面附近mg7.9最大最小11.2地球16.7太阳赤道地球自转24h地球自转[学有所悟][自主检测]2．(2012·四川理综)今年4月30日，西昌卫星发射中心发射的中圆轨道卫星，其轨道半径为2.8×107m

3、．它与另一颗同质量的同步轨道卫星(轨道半径为4.2×107m)相比A．向心力较小B．动能较大C．发射速度都是第一宇宙速度D．角速度较小三、经典时空观和相对论时空观1．经典时空观(1)在经典力学中，物体的质量是不随而改变的．(2)在经典力学中，同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是．2．相对论时空观(1)在狭义相对论中，物体的质量随物体的运动速度的增大而，用公式表示为m＝.(2)在狭义相对论中，同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是．运动状态相同的不同的增大[自主检测]3．下列说法中正确的是A．经典力学适用于任何情况下

4、的任何物体B．狭义相对论否定了经典力学C．量子力学能够描述微观粒子运动的规律性D．万有引力定律也适用于强相互作用力解析经典力学只适用于宏观、低速、弱引力的情况，A错误．狭义相对论没有否定经典力学，在宏观低速情况下，相对论的结论与经典力学没有区别，B错误．量子力学更正确地描述了微观粒子运动的规律性，C正确．万有引力定律只适用于弱相互作用力，而对于强相互作用力是不适用的，D错误．答案C[考点解读]高频考点突破考点一：应用万有引力定律分析天体的运动[例1][特别提醒]天体运动中相关量的联系(1)卫星的a、v、ω、T是相互联系的，如果一个量发生变化，其他量也随之发生变

5、化；这些量与卫星的质量无关，它们由轨道半径和中心天体的质量共同决定．(2)卫星的轨道半径与中心天体的半径不要混淆，只有近地卫星的轨道半径才等于天体的半径．[跟踪训练][考点解读]1．卫星的轨道卫星绕地球做匀速圆周运动时靠地球对它的万有引力充当向心力，地球对卫星的万有引力指向地心，因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，而这样的轨道有多种，其中比较特殊的有与赤道共面的赤道轨道(赤道卫星)和通过两极点上空的极地轨道(极地卫星)，当然也应存在着轨道平面与赤道平面成某一角度的轨道，只要圆周的圆心在地心，就可能为卫星绕地球运行的圆轨道．考点二：人造卫星的在轨运行

6、和变轨问题[例2](2012·皖南八校联考)2010年10月26日21时27分，北京航天飞行控制中心对“嫦娥”二号卫星实施了降轨控制，卫星成功的在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的一点，如图4－4－1所示．关于“嫦娥”二号的运动，下列说法中正确的有A．在轨道Ⅱ上经过A点的速度大于经过B点的速度B．在轨道Ⅱ上经过A点的加速度小于经过B点的加速度C．在轨道Ⅱ上经过A点的速度大于在轨道Ⅰ上经过A点的速度D．在轨道Ⅱ上经过A点的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A点的加速度[方法技巧][跟踪训练]2．(2012·广东理综)如图4－4－2所示，飞船从轨道1变轨至轨道2

7、.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[考点解读]在天体运动中，将两颗彼此相距较近的行星称为双星．星体在万有引力提供向心力的情况下做匀速圆周运动，具有以下三个特点：考点三：天体运动中的“双星”模型1．两颗行星做圆周运动所需的向心力由它们之间的万有引力提供，故F1＝F2，且方向相反，分别作用在m1、m2两颗行星上．2．由于两颗行星之间的距离总是恒定不变的，所以两颗行星的运行周期就必须相等，即T1＝T2.3．由于圆心在两颗行星的连线上，所以r1＋r2＝L.[例3](18分)(2010·全国Ⅰ)如图4－4－4所示，质量

8、分别为m和M的两个星球A和B在引力作用