第2、3节 万有引力定律的应用 人类对太空的不懈探索 (赋能课—精细培优科学思维) 课标要求 层级达标 1.认识科学定律对人类探索未知世界的作用。2.会计算人造地球卫星的环绕速度。3.知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。 学考层级 1.了解用万有引力定律计算天体质量的基本思路。2.形成初步的第一、二、三宇宙速度的概念,能对简单的宇宙航行现象进行分析和推理。3.能在熟悉的问题情境中应用天体运动模型。 选考层级 1.能对万有引力定律的综合性问题进行分析和推理,获得结论并做出解释。2.会计算人造地球卫星的环绕速度,用牛顿运动定律和万有引力定律解决宇宙航行问题。 一、天体质量的计算 1．地球质量的计算：如果不考虑地球的自转，可以认为在地面附近重力等于万有引力，即mg＝G，可以求得地球的质量：M＝_____。 2．一般天体质量的计算：分析围绕该天体运动的行星(或卫星)，测出行星(或卫星)的运行周期和轨道半径，由万有引力提供向心力即可求中心天体的质量。由G＝mr，得M＝_____。 [情境思考] 如图是我们测量物体质量的常用工具，地球这么大，我们如何“称量”地球的质量呢？卡文迪许在实验室测出了引力常量G的值，他称自己是“可以称量地球质量的人”。他“称量”的依据是什么？ 二、人造卫星上天 1．卫星原理：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_____＝m，则卫星在轨道上运行的线速度v＝_____。 2．宇宙速度 (1)第一宇宙速度 使卫星能环绕地球运行所需的最小发射速度，其大小为v1＝_____，又称环绕速度。 (2)第二宇宙速度 使人造卫星脱离地球的引力束缚，不再绕地球运行，从地球表面发射所需的最小速度，其大小为v2＝_____，又称脱离速度。 (3)第三宇宙速度 使物体脱离太阳引力的束缚而飞出太阳系，从地球表面发射所需的最小速度，其大小为v3＝_____，也称逃逸速度。 [微点拨] 1．宇宙速度指的是发射速度，环绕速度一定不大于其发射速度。 2．第一宇宙速度的其他三种叫法：最小发射速度、最大环绕速度、近地环绕速度。 [质疑辨析] 牛顿设想，如图所示，把物体从高山上水平抛出，当速度足够大时物体不再落回地面，成为人造地球卫星。 请对以下结论作出判断。 (1)若物体的初速度v＝7.9 km/s时，物体将绕地球做匀速圆周运动。( ) (2)若物体的初速度v＞11.2 km/s，物体将绕地球做椭圆轨道运动。( ) (3)若物体的初速度v＞16.7 km/s，物体将挣脱太阳的束缚。( ) (4)若物体的初速度满足7.9 km/s＜v＜11.2 km/s，物体将绕地球做椭圆轨道运动。( ) (5)发射同步卫星的最小发射速度为7.9 km/s。( ) 三、预测未知天体 1．海王星的发现 英国剑桥大学的学生_____和法国天文爱好者_____，根据天王星的观测资料，利用万有引力定律计算出天王星外未知行星的轨道。1846年9月23日，德国的_____在勒维耶预测的区域发现了这颗神秘的行星———海王星。 2．预言哈雷彗星回归 英国物理学家_____，依据万有引力定律计算彗星轨道，准确预言了彗星的回归时间。 3．意义：_____的发现和哈雷彗星的“按时回归”确立了万有引力定律的地位。 四、人类对太空的不懈探索 1．古希腊人的探索与文艺复兴时期的学说。 2．牛顿的大综合：牛顿在前人研究的基础上，逐步建立了_____，将地上的力学与天上的力学统一起来，是物理学的第一次大综合，形成了以_____为基础的力学体系。 3．对太空的探索成果： 1957年10月，_____成功发射了第一颗人造地球卫星。 1969年7月，美国“阿波罗十一号”登上_____。 2003年10月，_____载人飞船成功发射，中国成为世界上第三个独立掌握载人航天技术的国家。 2012年6月，我国“神舟九号”飞船首次完成与“天宫一号”的手控交会对接任务。 [情境思考] 发射人造卫星(或宇 ... ...
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