1、高三物理一輪復(fù)習(xí)萬有引力定律及其應(yīng)用復(fù)習(xí)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、知道行星繞恒星運(yùn)動及衛(wèi)星繞行星運(yùn)動的共同點(diǎn)：萬有引力作為行星、衛(wèi)星做圓周運(yùn)動的向心力。2、會應(yīng)用萬有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量、密度。3、知道三個宇宙速度的含義，會推導(dǎo)第一宇宙速度。4、掌握人造衛(wèi)星的周期、線速度、角速度跟其軌道半徑大小的關(guān)系。知道地球同步衛(wèi)星的運(yùn)動規(guī)律。【重點(diǎn)難點(diǎn)】1、應(yīng)用萬有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量、密度。2、準(zhǔn)確理解三個宇宙速度的含義?！臼褂谜f明與學(xué)法指導(dǎo)】先通讀教材有關(guān)內(nèi)容，進(jìn)行知識梳理歸納，再認(rèn)真限時完成課前預(yù)習(xí)部分內(nèi)容，并將自己的疑問記下來（寫上提示語、標(biāo)記符號）。【課前預(yù)習(xí)】一、萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用1、基

2、本方法：把天體（或人造衛(wèi)星）的運(yùn)動看成是勻速圓周運(yùn)動，其所需要的向心力由萬有引力提供。 解決問題時可根據(jù)題設(shè)條件選擇相應(yīng)的公式分析、計(jì)算。2、求天體質(zhì)量和密度的方法（1）、通過觀察繞天體做勻速圓周運(yùn)動的行星（衛(wèi)星）的運(yùn)動周期、轉(zhuǎn)動半徑，由萬有引力等于向心力，得天體質(zhì)量M= _。（2）、若知天體的半徑R，則天體的密度已知衛(wèi)星繞天體表面飛行，這時可認(rèn)為r=R，則該天體的密度=_。 （3）、由物體的重力等于地球的引力公式mg=GMm/R2 ，可求出地球的質(zhì)量M=_。二、人造衛(wèi)星1、人造衛(wèi)星運(yùn)行規(guī)律設(shè)衛(wèi)星（質(zhì)量為m）繞地球（質(zhì)量為m）做勻速圓周運(yùn)動，則所需要的向心力由地球引力提供，即： 由G得衛(wèi)星運(yùn)行

3、的線速度v=_。由此可知，衛(wèi)星的軌道半徑r越大，線速度v越_。由2得衛(wèi)星運(yùn)行的角速度=_。由此可知，衛(wèi)星的軌道半徑r越大，角速度越_。由得衛(wèi)星運(yùn)行的周期T=_。由此可知，衛(wèi)星的軌道半徑r越大，周期T越_。2、地球同步衛(wèi)星所謂地球同步衛(wèi)星，是相對地面靜止的、人眼睛看來靜止在太空不動的衛(wèi)星。要成為地球同步衛(wèi)星，必須滿足下列條件： （1）、衛(wèi)星繞地球的運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向_，衛(wèi)星的運(yùn)行周期與地球自轉(zhuǎn)周期_，即同步衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)周期等于_小時。（2）、同步衛(wèi)星運(yùn)行的軌道平面與地球的赤道平面重合，即同步衛(wèi)星只能定點(diǎn)在_上空。三、宇宙速度1、第一宇宙速度（1）、第一宇宙速度（也叫環(huán)繞速度）：是人造衛(wèi)星在地面

4、附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動必須具有的速度，是人造地球衛(wèi)星的_（填最大或最?。┌l(fā)射速度,是所有繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的人造衛(wèi)星中運(yùn)轉(zhuǎn)_（填最大或最小）的速度。（2）、推導(dǎo)：方法1：由地球?qū)πl(wèi)星的引力充當(dāng)衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)動的向心力有：G式中r取地球半徑r=6400km，m為地球質(zhì)量m=61024 kg，m為衛(wèi)星質(zhì)量，v是衛(wèi)星環(huán)繞地球的速度。v=_=_ km/s。方法2：由于地球?qū)πl(wèi)星的引力等于衛(wèi)星所在處的重力mg，這個重力mg就是衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)動的向心力。所以有mg=m，v=_=_ km/s。式中g(shù)為地球表面的重力加速度9.8 m/s2，r為地球半徑6400 km2、第二宇宙速度(也叫脫離速度)在地面上發(fā)射人造

5、衛(wèi)星，使之能夠脫離_的引力作用，成為繞太陽運(yùn)行的人造行星或飛到其他行星上所必須具有的_發(fā)射速度，v=_ km/s3、第三宇宙速度(也叫逃逸速度)在地面上發(fā)射人造衛(wèi)星，使之最后能脫離_的引力范圍，飛到太陽系以外的宇宙空間所必須具有的_速度，v=_ km/s注意：以上三個速度均是在地面發(fā)射衛(wèi)星的瞬時理論速度，與實(shí)際的衛(wèi)星發(fā)射過程不同?！菊n內(nèi)探究案】探究一 萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用1、中子星是恒星演化過程的一種可能結(jié)果，它的密度很大?，F(xiàn)有一中子星，觀測到它的自轉(zhuǎn)周期為。問該中子星的最小密度應(yīng)是多少才能維持該星的穩(wěn)定，不致因自轉(zhuǎn)而瓦解。計(jì)算時星體可視為均勻球體。（引力常量G6.671011 Nm2

6、/kg2）2、地球繞太陽公轉(zhuǎn)軌道半徑，周期為，月球繞地球公轉(zhuǎn)軌道半徑為，周期為，則太陽和地球的質(zhì)量之比為多少？探究二 對衛(wèi)星的發(fā)射、變軌、運(yùn)行問題3、設(shè)地球半徑為R，一顆人造衛(wèi)星在離地面高度h=R的圓形軌道上運(yùn)行，其運(yùn)行速度是第一宇宙速度的多少倍?4.假如一個做圓周運(yùn)動的人造衛(wèi)星的軌道半徑增大到原來的2倍仍做圓周運(yùn)動，則（ ）A、根據(jù)公式v=r可知衛(wèi)星運(yùn)動的線速度將增加到原來的2倍B、根據(jù)公式F=mv2r可知衛(wèi)星所需向心力減小到原來的12C、根據(jù)公式F=GMmr2可知地球提供的向心力將減小到原來的14D、根據(jù)上述B和C中給出的公式，可知衛(wèi)星運(yùn)動的線速度將減小到原來的2探究三 雙星系統(tǒng)問題的分析

7、5 兩個星球組成雙星，它們在相互之間的萬有引力作用下，繞連線上某點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動?，F(xiàn)測得兩星中心距離為L，其運(yùn)動周期為T，求兩星的總質(zhì)量。 【拓展提升案】1、一飛船在某行星表面附近沿圓軌道繞該行星飛行，認(rèn)為行星是密度均勻的球體，要確定該行星的密度，只需要測量 （ ） A飛船的軌道半徑 B飛船的運(yùn)行速度C飛船的運(yùn)行周期 D行星的質(zhì)量2.有質(zhì)量相等的兩個人造地球衛(wèi)星A和B，分別在不同的軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動。兩衛(wèi)星的軌道半徑分別為rA和rB，且rArB。則A和B兩衛(wèi)星相比較，以下說法正確的是（ ）A衛(wèi)星A的運(yùn)行周期較大B衛(wèi)星A受到的地球引力較大C衛(wèi)星A的動能較大D衛(wèi)星A的機(jī)械能較大3我國將要發(fā)射一顆繞月運(yùn)行的探月衛(wèi)星“嫦娥1號”。設(shè)該衛(wèi)星的軌道是圓形的，且貼近月球表面。已知月球的質(zhì)量