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.ppt

2.天体密度的计算画龙点睛利用万有引力提供向心力的方法只能求出中心天体的质量而不能求出做圆周运动的卫星或行星的质量。【实例引导】例3(2021广东卷)2021年4月,我国自主研发的空间站“天和”核心舱成功发射并入轨运行。若核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动,已知引力常量,由下列物理量能计算出地球质量的是()A.核心舱的质量和绕地半径B.核心舱的质量和绕地周期C.核心舱的绕地角速度和绕地周期D.核心舱的绕地线速度和绕地半径答案D易错提醒求解天体质量和密度时的两种常见错误(1)根据轨道半径r和运行周期T,求得是中心天体的质量,而不是行星(或卫星)的质量。(2)混淆或乱用天体半径与轨道半径,通常情况下只有卫星在天体表面做匀速圆周运动时,如近地卫星,轨道半径r才可以认为等于天体半径R。变式训练3(多选)有一宇宙飞船到了某行星上(假设该行星没有自转运动),以速度v贴近行星表面匀速飞行,测出飞船运动的周期为T,已知引力常量为G,则可得()答案AB问题四宇宙速度及其理解【情境导引】发射卫星,要有足够大的速度才行。(1)怎样求地球的第一宇宙速度?不同星球的第一宇宙速度是否相同?(2)把卫星发射到更高的轨道上需要的发射速度越大还是越小?(2)轨道越高,需要的发射速度越大。【知识点拨】1.三个宇宙速度及其理解比较项数值意义说明第一宇宙速度(环绕速度)7.9km/s发射的人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的最小发射速度7.9km/s是卫星的最小发射速度,也是卫星环绕地球做匀速圆周运动的最大速度,发射速度7.9km/sv11.2km/s,卫星在椭圆轨道上绕地球运转第二宇宙速度(脱离速度)11.2km/s发射物体挣脱地球引力束缚,离开地球的最小发射速度当11.2km/s≤v16.7km/s时,卫星脱离地球的束缚,成为太阳系的一颗“小行星”比较项数值意义说明第三宇宙速度(逃逸速度)16.7km/s发射物体挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳系以外的宇宙空间去的最小发射速度当v≥16.7km/s时,卫星脱离太阳的引力束缚,跑到太阳系以外的宇宙空间2.对第一宇宙速度的理解和推导(1)认识第一宇宙速度:第一宇宙速度是在地面发射卫星的最小速度,等于人造卫星近地环绕地球做匀速圆周运动的运行速度,即近地卫星的环绕速度。(2)推导:对于近地人造卫星,轨道半径r近似等于地球半径R=6400km,卫星在轨道处所受的万有引力近似等于卫星在地面上所受的重力(g取9.8m/s2),则3.其他星球的第一宇宙速度(1)任何一颗星球都有自己的第一宇宙速度,,式中G为引力常量,m星为中心星球的质量,g为中心星球表面的重力加速度,R为中心星球的半径。(2)第一宇宙速度之值由中心星球决定。画龙点睛第一宇宙速度是发射卫星的最小速度,又是卫星在圆轨道上运行的最大速度。【实例引导】例4我国发射了一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥三号”。设该卫星的轨道是圆形的,且贴近月球表面。已知月球的质量约为地球质量的,月球的半径约为地球半径的,地球上的第一宇宙速度约为7.9km/s,则该探月卫星绕月运行的最大速率约为()A.0.4km/s B.1.8km/sC.11km/s D.36km/s答案B规律方法天体环绕速度的计算方法2.如果不知道天体的质量和半径的具体大小,但知道该天体与地球的质量、半径关系,可分别列出天体与地球环绕速度的表达式,用比例法进行计算。变式训练4人在一星球上以速率v竖直上抛一物体,经时间t后,物体以速率v落回手中。已知该星球的半径为R,求该星球上的第一宇宙速度。随堂检测1.(2019全国Ⅲ卷)金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动,它们的向心加速度大小分别为a金、a地、a火,它们沿轨道运行的速率分别为v金、v地、v火。已知它们的轨道半径R金R地R火,由此可以判定()A.a金a地a火 B.a火a地a金C.v地v火v金 D.v火v地v金答案A2.有一星球的密度与地球的密度相同,但它表面处的重力加速度是地球表面处的重力加速度的4倍,则该星球的质量是地球质量的()答案D3.(多选)(2021湖南卷)2021年4月29日,中国空间站天和核心舱发射升空,准确进入预定轨道。根据任务安排,后续将发射问天实验舱和梦天实验舱,计划2022年完成空间站在轨建造。核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道,轨道离地面的高度约为地球半径的