鲁科版高中物理必修第二册精品课件 第4章 万有引力定律及航天 第2节 万有引力定律的应用 第3节 人类对太空的不懈探索 (2).pptVIP

第4章第2节万有引力定律的应用第3节人类对太空的不懈探索

学习目标1.理解万有引力与重力的关系。(物理观念)2.掌握天体质量求解的基本思路。(物理观念)3.了解卫星的发射、运行等情况。知道三个宇宙速度的含义,会计算第一宇宙速度。(物理观念)4.了解海王星的发现过程,掌握研究天体(或卫星)运动的基本方法,并能用万有引力定律解决相关问题。(科学思维)

思维导图

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基础落实·必备知识全过关

一、天体质量的计算1.地球质量的估算(1)依据:若不考虑地球自转的影响,地面上质量为m的物体所受的重力地球对物体的引力,即mg,可得地球的质量m地=。?(2)结论:只要测出的值,利用g、R的值就可以计算地球的质量。?等于=引力常量G

2.计算天体的质量(1)计算太阳质量设太阳的质量为m太,某个行星的质量是m,行星与太阳之间的距离是r,行星的公转周期是T,已知引力常量G。根据行星做圆周运动的向心力由它们之间的万有引力提供,得=,太阳的质量为m太=。?(2)计算行星质量:若已知卫星绕行星运动的周期T和卫星与行星之间的距离r,根据万有引力提供向心力得行星的质量m行=。?

二、人造卫星上天1.人造地球卫星的发射原理(1)牛顿的设想如图所示,在高山上水平抛出一个物体,只要抛出的足够大时,它将会围绕地球旋转而不再落回地球表面,这实际上就是或宇宙飞船上天的原理。?速度人造地球卫星

(2)原理:一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做运动,向心力由地球对它的提供,即,则卫星在轨道上运行的线速度v=。?匀速圆周万有引力

2.宇宙速度(1)第一宇宙速度①由v=,m地=5.98×1024kg,卫星轨道半径可近似为地球半径R=6.40×106m,可得v1=km/s,这就是物体在绕地球做匀速圆周运动的速度,又称环绕速度。?②物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动时,可近似认为向心力是由提供的,有=,得v==7.9km/s。?7.9地面附近轨道重力mg

(2)第二宇宙速度①在地面附近发射卫星,如果速度v满足,它绕地球运行的轨迹是。?②如果速度,它会克服地球的引力,永远离开地球。v2=km/s,使卫星挣脱引力束缚的最小地面发射速度,又称脱离速度。?(3)第三宇宙速度v3=km/s,使卫星挣脱引力束缚的最小地面发射速度,也称逃逸速度。?7.9km/sv11.2km/s椭圆v≥11.2km/s11.2地球16.7太阳

三、预测未知天体1.1845~1846年,英国大学生亚当斯和法国天文爱好者勒维耶分别计算出天王星外还有一颗未知行星——海王星。1846年,德国天文学家伽勒在勒维耶预测的区域发现了海王星。2.海王星的发现巩固了万有引力定律的地位,也充分展示了科学理论的预见性。

四、人类对太空的不懈探索1.古希腊人的探索(1)亚里士多德认为,地球在宇宙的中心静止不动,其他星体绕地球转动,很好地解释了天体升落的现象。(2)阿波罗尼奥斯认为,行星沿某一圆周运动,该圆周的圆心沿另一圆周绕地球运动。(3)托勒密提出了体系,可以解释已知天体的运动。?地心

2.文艺复兴的撞击(1)哥白尼提出了“”。太阳是宇宙的中心,水星、金星、地球、火星、木星及土星都绕太阳做匀速圆周运动,月球是地球的卫星。?(2)第谷通过观测发现,托勒密与哥白尼的理论计算结果都与观测数据不相符。(3)开普勒研究了第谷的观测数据,经过多年的埋头计算,先后提出了三大定律。3.牛顿的大综合牛顿的万有引力定律是物理学的第一次大综合,它将地上的力学与天上的力学统一起来,形成了以定律为基础的力学体系。?日心说牛顿三大运动

4.人类“飞天”梦的实现(1)1957年10月4日,苏联的人造地球卫星上天,震惊了世界。(2)我国在1970年发射了第一颗人造地球卫星“”,成为世界上第五个发射人造地球卫星的国家。?(3)1961年4月12日,世界上第一艘载人宇宙飞船发射升空,苏联宇航员加加林成功完成了人类第一次环绕地球的飞行。(4)1969年7月20日,美国的“阿波罗十一号”宇宙飞船将人类送上了月球。当时,上亿人通过电视注视着走出登月舱的