人教版高中物理必修2第六章万有引力与航天5.宇宙航行导教案精选文档第六章万有引力与航天知识纲要一、知识网络托勒密：地心说人类对行哥白尼：日心说星运动规开普勒第必定律（轨道定律）行星第二定律（面积定律）律的认识第三定律（周期定律）运动定律万有引力定律的发现万有引力定律的内容万有引力定律FGm1m2r2引力常数的测定万有引力定律称量地球质量MgR2G万有引力的理论成就M42r32GT与航天计算天体质量rR,M=42R3GT2M=gR2G人造地球卫星42r3M=2GT宇宙航行GMm=mv2r2rmr2ma第一宇宙速度7.9km/s三个宇宙速度第二宇宙速度11.2km/s地三宇宙速度16.7km/s.精选文档二、要点内容解说1、计算重力加快度（1）在地球表面邻近的重力加快度，在忽视地球自转的状况下，可用万有引力定律来计算。FM=6.67*10115.98*1024=9.8(m/2引=G*s)=9.8N/kgR2(6730*103)2即在地球表面邻近，物体的重力加快度g9.8m/s2。这一结果表示，在重力作用下，物体加快度大小与物体质量没关。（2）即算地球上空距地面h处的重力加快度g。有万有引力定律可得：GMGMgR2，gR)2gg又g，(Rh)2(Rh)2R2gRh（3）计算随意天体表面的重力加快度g。有万有引力定律得：gGM（M为星球质量，R卫星球的半径），又gGM，gM?(R)2。R2R2gMR注意：在地球表面物体遇到地球施与的万有引力与其重力是协力与分力的关系，万有引力的另一个重量给物体供给其与地球一同自转所需要的向心力。因为这个向心力极少，我们能够忽视，所以在地球表面的物体F引=G2、天体运行的基本公式在宇宙空间，行星和卫星运行所需的向心力，均来自于中心天体的万有引力。所以万有引力即为行星或卫星作圆周运动的向心力。所以可的以下几个基本公式。（1）向心力的六个基本公式，设中心天体的质量为M，行星（或卫星）的圆轨道半径为r，则向心力能够表示为：F引=F向，FnGMmmamv2222=mr(2f)2v。r2=mr=mr()=mrT（2）五个比率关系：（r为行星的轨道半径）向心力：FnGMm，F1；r2r2向心加快度：a=GM,a1；r2r2GMmmv2；得vGM，v1；r2rrrGMmmr2；得GM，1；r2r3r3GMmmr(2)2；得T2r3，Tr3；r2TGM.精选文档（3）v与的关系。在r一准时，v=r,v;在r变化时，如卫星绕一螺旋轨道远离或凑近中心天体时，r不停变化，v、也随之变化。依据，v1和1，这时v与rr3为非线性关系，而不是正比关系。3、引力常量的意义Mm22r3GMk.这实质依据万有引力定律和牛顿第二定律可得：G2mr()22rTT4上是开普勒第三定律。它表示r3k是一个与行星没关的物理量，它只是取决于中心天体T2的质量。在实质做题时，它拥有重要的物理意义和宽泛的应用。它相同合用于人造卫星的运动，在办理人造卫星问题时，只需环绕同一星球运行的卫星，均可使用该公式。4、估量中心天体的质量和密度（1）中心天体的质量，依据万有引力定律和向心力表达式可得：Mm22M42r3G2mr()，GT2rT（ 2）中心天体的密度方法一：中心天体的密度表达式M，V3R3（R为中心天体的半径），依据前V 43r3面M的表达式可得：GT2R3。当rR即行星或卫星沿中心天体表面运行时，3。此时表面只需用一个计时工具，测出行星或卫星绕中心天体表面邻近运行一周的时GT2间，周期T，便可简捷的估量出中心天体的均匀密度。方法二：由g=GM,M=gR2进行估量，M，3gR2GV4GR.精选文档5、稳固运行与变轨运行（1）稳固运行：某天体m环绕某中心天体M稳固做圆周运动时，一直知足F引=F向，即：GMmmv2所以vGM，故r越大时，v越小；r越小时，v越大；r2rr（2）变轨运行：某天体m最先沿某轨道GMmmv2v变大，此时1稳固做圆周运动知足2，因为某原由其rr其所需要的向心力Fnmv2变大，万有引力F引GMm不足以供给向心力时，m就做离rr2心运动，运动到较高轨道2做稳固的圆周运动，此时v比原轨道1处的v小；反之，若在轨道1处v忽然变小时，将会到较低轨道3稳固运行，此时v比原轨道1要大；三、常考模型规律示例总结1. 对万有引力定律的理解（1）万有引力定律：自然界中任何两个物体都是互相吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比，两物体间引力的方向沿着二者的连线。（2）公式表示：F=Gm1m2。r2（3）引力常量G：合用于任何两物体。意义：它在数值上等于两个质量都是1kg的物体（可当作质点）相距1m时的互相作使劲。G的往常取值为-1122G=6。6710Nm/kg。是英国物理学家卡文迪许用实验测得。（4）合用条件：万有引力定律只合用于质点间引力大小的计算。当两物体间的距离远大于每个物体的尺寸时，物体可当作质点，直接使用万有引力定律计算。当两物体是质量均匀散布的球体时，它们间的引力也能够直接用公式计算，但式中的r是指两球心间的距离。当所研究物体不可以当作质点时，能够把物体假想切割成无数个质点，求出两个物体上每个质点与另一物体上所有质点的万有引力，而后求协力。（此方法仅给学生供给一种思路）（5）万有引力拥有以下三个特征：广泛性：万有引力是广泛存在于宇宙中的任何有质量的物体（大到天体小到微观粒子）间的互相吸引力，它是自然界的物体间的基真互相作用之一。互相性：两个物体互相作用的引力是一对作使劲和反作使劲，切合牛顿第三定律。宏观性：往常状况下，万有引力特别小，只在质量巨大的天体间或天体与物体间它的存在才有宏观的物理意义，在微观世界中，粒子的质量都特别小，粒子间的万有引力能够忽视不计。.精选文档例1设地球的质量为M，地球的半径为R，物体的质量为m，对于物体与地球间的万有引力的说法，正确的选项是：A、地球对物体的引力大于物体对地球的引力。GMmA、物体距地面的高度为h时，物体与地球间的万有引力为F=。h2B、物体放在地心处，因r=0，所受引力无量大。D、物体离地面的高度为R时，则引力为F=GMm4R2答案D总结（1）装腔作势配地球之间的吸引是互相的，由牛顿第三定律，物体对地球与地球对物体的引力大小相等。（2）F=Gm1m2。中的r是两互相作用的物体质心间的距离，不可以误以为是两物体表面间r2的距离。（3）F=Gm1m2合用于两个质点间的互相作用，假如把物体放在地心处，明显地球已不可以r2看为质点，应选项C的推理是错误的。变式训练1对于万有引力定律的数学表达式F=Gm1m2，以下说法正确的选项是：r2A、公式中G为引