高中物理粤教版必修二学案 第三章+第二、三节+万有引力定律的应用+飞向太空+Word版含解析

第二、三节万有引力定律的应用__飞向太空 1．万有引力定律既可以预测未知天体，还能计算天体的质量和密度，并且有两种方法：环绕法和重力加速度法。 2．卫星绕地球的运动可看成匀速圆周运动，卫星与地球间的万有引力充当向心力，即G＝ma＝m＝mω2r＝mr。 3．卫星在不同轨道上运行的线速度v＝ ，角速度ω＝ ，加速度a＝都随r增大而减小，只有周期T＝ 随着r的增大而增大。 4．三种宇宙速度：第一宇宙速度v1＝7.9 km/s，是最大环绕速度、最小发射速度；第二宇宙速度v2＝11.2 km/s，也叫脱离速度；第三宇宙速度v3＝16.7 km/s，也叫逃逸速度。 一、计算天体的质量和预测未知天体 1．计算天体的质量 月球绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球对月球的万有引力提供，设地球质量为M，月球质量为m，若知道月球环绕地球的运行周期为T，轨道半径即月球到地心的距离为r，则 G＝m2r 由此可得地球的质量 M＝ 同理，若已知卫星绕行星(或行星绕中心天体)运动的周期以及卫星与行星(或行星与中心天体)之间的距离，也可以求出行星(或中心天体)的质量。 2．预测未知天体 18世纪，人们发现了太阳系的第七个行星———天王星，但后来发现它的实际轨道和用万有引力定律计算出来的轨道有一些偏差。根据观察到的偏差数据，利用万有引力定律经过艰苦而复杂的计算，最终在计算出来的位置陆续发现了海王星和冥王星。 二、人造卫星和宇宙速度 1．人造卫星 卫星绕地球转动时，由万有引力提供向心力， 即G＝m， 解得：v＝。 2．宇宙速度 第一宇宙速度 第二宇宙速度 第三宇宙速度 大小：7.9 km/s 大小：11.2 km/s 大小：16.7 km/s 也叫环绕速度，是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度 也叫脱离速度，此时，卫星会挣脱地球的引力，成为太阳的人造行星或飞到其他行星上去 也叫逃逸速度，达到这一速度物体将会挣脱太阳的引力，飞出太阳系 三、飞向太空 1．飞向太空的桥梁———火箭 (1)火箭是利用燃料燃烧向后急速喷出的气体产生的反作用力，向前射出的。 (2)一级火箭的最终速度达不到发射人造卫星所需要的速度，发射卫星要用多级火箭，一般用三级火箭。 2．梦想成真———遨游太空 (1)1957年10月4日，苏联发射了第一颗人造地球卫星。 (2)1961年4月12日，第一艘载人宇宙飞船“东方1号”发射成功，第一次实现了人类踏入太空的梦想。 (3)1969年7月20日，美国的“阿波罗11号”宇宙飞船将两名宇航员送上了月球，实现了人类在月球上漫步的梦想。 (4)2003年10月，我国发射自主研制的“神舟五号”载人飞船。 (5)2008年9月，我国成功发射“神舟七号”载人飞船，并首次实现太空行走。 (6)2013年12月2日，“嫦娥三号”从我国西昌卫星发射中心成功发射，这是阿波罗计划结束后重返月球的第一个软着陆探测器。 (7)2016年8月16日，世界首颗“量子卫星”在我国酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功发射升空。同我国预计9月中旬发射的“天宫二号”一起，都将进行卫星与地面之间大空间尺度的量子通信实验。 1．自主思考———判一判 (1)利用万有引力理论，可以预言哈雷彗星再次出现的时间。(√) (2)牛顿发现了万有引力定律，同时测出了地球的质量。(×) (3)地球表面的物体，重力就是物体所受的万有引力。(×) (4)科学家在观测双星系统时，同样可以用万有引力定律来分析。(√) (5)绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s。(×) (6)无论从哪个星球上发射卫星，发射速度都要大于7.9 km/s。(×) 2．合作探究———议一议 (1)人造卫星能够绕地球转动而不落回地面，是否是由于卫星不再受到地球引力的作用？ 图3-2-1 提示：不是，卫星仍然受到地球引力的作用，但地球引力全部用来提供向心力。 (2)通常情况下，人造卫星总是向东发射的，为什么？ 提示：由于地球 ... ...