万有引力与航天
万有引力与航天公式
万有引力与航天公式
嘿，让我来给你讲讲万有引力与航天公式那些超厉害的公式呀！
首先就是那个大名鼎鼎的万有引力公式：F=GMm/r²。
比如说，就像地球和月球，地球的质量很大，月球的质量也有那么一些，它们之间的距离也确定，哇塞，那它们之间的引力就可以通过这个公式算出来啦！这就好像是一个神秘的纽带把它们紧紧联系在一起呢！
还有向心加速度公式a=v²/r。
想象一下，卫星在绕着地球转呀转，它的速度和轨道半径决定了它的向心加速度呢，如果速度很快很快，轨道又比较小，那向心加速度不就超大啦，卫星可就得超快地转啦！
再有向心力公式F=mv²/r。
就好比一辆赛车在弯道上飞驰，车速和弯道半径就决定了它需要多大的向心力来保持不飞出去呀！
哎呀，这些公式是不是超级神奇呀！它们可是打开航天世界大门的钥匙呢，让我们能更好地探索宇宙的奥秘呀！你说是不是很了不起呢？。
万有引力与航天科学知识点总结
万有引力与航天科学知识点总结1. 万有引力的定义和原理- 万有引力是指质点之间的引力相互作用力，由牛顿于17世纪提出的普适物理定律。
- 万有引力的原理是质点间的引力与它们的质量成正比，与它们之间的距离成反比。
2. 万有引力公式- 万有引力公式表达了两个质点间的引力大小与它们质量和距离的关系：`F = G * (m1 * m2) / r^2`。
- 其中，F表示引力的大小，m1和m2分别是两个质点的质量，r是它们之间的距离，G为万有引力常数。
3. 航天科学中的万有引力应用- 万有引力是航天科学中至关重要的概念，对行星运行、地球轨道等都具有重要影响。
- 宇宙飞行器与地球的相对位置和角度，以及运动轨迹的计算都需要考虑万有引力的作用。
- 万有引力也是行星探测任务中的重要影响因素，科学家通过研究行星的引力场，获得行星的质量、结构和组成信息。
4. 航天科学的其他知识点除了万有引力，航天科学还涉及许多其他重要知识点，如：- 轨道力学：研究天体运动的力学原理和方法。
- 航天器设计：包括航天器的结构、推进系统、导航和控制等设计原理与技术。
- 火箭发动机：研究和设计用于航天器推进的火箭发动机。
- 航天器轨道控制：保持航天器在特定轨道上的运动稳定与精确控制。
5. 航天科学的前沿领域- 航天科学作为一个不断发展的领域，目前还有许多前沿研究领域，如：- 卫星导航与定位技术- 空间站和深空探测任务- 火星和月球探测- 太阳风与地球磁层相互作用研究以上是对万有引力与航天科学的知识点进行了简要总结。
了解这些基本概念和相关领域的发展情况，有助于更好地理解和探索航天科学的奥秘与魅力。
高中物理第四章《第四节万有引力与航天》教学课件
8
2．星体表面上的重力加速度 (1)设在地球表面附近的重力加速度为 g(不考虑地球自转)，由 mg＝GmRM2 ，得 g＝GRM2 . (2)设在地球上空距离地心 r＝R＋h 处的重力加速度为 g′，由 mg′＝(RG＋Mhm)2，得 g′＝
GM (R＋h)2 所以gg′＝(R＋R2h)2.
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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 已 火．
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
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第四章 曲线运动 万有引力与航天
A．5×109 kg/m3
B．5×1012 kg/m3
C．5×1015 kg/m3
D．5×1018 kg/m3
解析：选 C.毫秒脉冲星稳定自转时由万有引力提供其表面物体做圆周运动的向心力，根
据 GMRm2 ＝m4πT22R，M＝ρ·43πR3，得 ρ＝G3Tπ2，代入数据解得 ρ≈5×1015 kg/m3，C 正确．
地球引力，能够描述 F 随 h 变化关系的图象是
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第四章 曲线运动 万有引力与航天
12
[解析] 在嫦娥四号探测器“奔向”月球的过程中，根据万有引力定律，可知随着 h 的增大，探测器所受的地球引力逐渐减小但并不是均匀减小的，故能够描述 F 随 h 变化 关系的图象是 D. [答案] D
Mm G R2
物理万有引力与航天重点知识归纳
万有引力与航天重点知识归纳考点一、万有引力定律 1. 开普勒行星运动定律 （1） 第一定律（轨道定律）：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
（2） 第二定律（面积定律）：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积。
（3） 第三定律（周期定律）：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期二次方的比值都相等，表达式：k Ta =23。
其中k 值与太阳有关，与行星无关。
中学阶段对天体运动的处理办法：①把椭圆近似为园，太阳在圆心；②认为v 与ω不变，行星或卫星做匀速圆周运动； ③k TR =23，R ——轨道半径。
2. 万有引力定律 （1） 内容：万有引力F 与m 1m 2成正比，与r 2成反比。
（2） 公式：221rm m G F =，G 叫万有引力常量，2211/1067.6kg m N G ⋅⨯=-。
（3） 适用条件：①严格条件为两个质点；②两个质量分布均匀的球体，r 指两球心间的距离；③一个均匀球体和球外一个质点，r 指质点到球心间的距离。
（4） 两个物体间的万有引力也遵循牛顿第三定律。
3. 万有引力与重力的关系(1) 万有引力对物体的作用效果可以等效为两个力的作用，一个是重力mg ，另一个是物体随地球自转所需的向心力f ，如图所示。
①在赤道上，F=F 向+mg ，即R m R Mm G mg 22ω-=；②在两极F=mg ，即mg R Mm G =2；故纬度越大，重力加速度越大。
由以上分析可知，重力和重力加速度都随纬度的增加而增大。
(2) 物体受到的重力随地面高度的变化而变化。
在地面上，22R GM g mg R Mm G =⇒=；在地球表面高度为h 处：22)()(h R GM g mg h R Mm Gh h +=⇒=+，所以g h R R g h 22)(+=，随高度的增加，重力加速度减小。
考点二、万有引力定律的应用——求天体质量及密度1．T 、r 法：232224)2(GTr M T mr r Mm G ππ=⇒=，再根据32333,34R GT r V M R Vπρρπ=⇒==，当r=R 时，23GT πρ=2．g 、R 法：GgR Mmg RMm G 22=⇒=，再根据GRg VM R V πρρπ43,343=⇒==3．v 、r 法：Grv M r v m r Mm G 222=⇒=4．v 、T 法：G T v M T mr r Mm G r v m r Mm G ππ2)2(,32222=⇒==考点三、星体表面及某高度处的重力加速度1、 星球表面处的重力加速度：在忽略星球自转时，万有引力近似等于重力，则22R GM g mg R Mm G =⇒=。
高考物理 热点4 万有引力与航天
热点4万有引力与航天考向一星球表面重力与引力的关系【典例】(2022·山东等级考)“羲和号”是我国首颗太阳探测科学技术试验卫星。
如图所示,该卫星围绕地球的运动视为匀速圆周运动①,轨道平面与赤道平面接近垂直。
卫星每天在相同时刻,沿相同方向经过地球表面A点正上方,恰好绕地球运行n圈②。
已知地球半径为地轴R,自转周期为T,地球表面重力加速度为g③,则“羲和号”卫星轨道距地面高度为()A.(gR2T22n2π2)13-R B.(gR2T22n2π2)13 C.(gR2T24n2π2)13-R D.(gR2T24n2π2)13【审题思维】题眼直击信息转化①万有引力全部提供圆周运动向心力②地球自转周期是卫星周期的n倍③黄金代换GM=gR2涉及地球自转问题的解题流程1.维度:万有引力定律的应用理论上已经证明:质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零。
现假设地球是一半径为R 、质量分布均匀的实心球体,O 为球心,以O 为原点建立坐标轴Ox ,如图所示,一个质量一定的小物体(假设它能够在地球内部移动)在x 轴上各位置受到的引力大小用F 表示,则选项所示的四个F 随x 变化的关系图像中正确的是 ( )2.维度:万有引力定律在火星上的应用“祝融号”火星车搭载着陆平台着陆火星,如图所示为着陆后火星车与着陆平台分离后的“自拍”合影。
着陆火星的最后一段过程为竖直方向的减速运动,且已知火星质量约为地球质量的110,火星直径约为地球直径的12。
则 ( )A .该减速过程火星车处于失重状态B .该减速过程火星车对平台的压力大于平台对火星车的支持力C .火星车在火星表面所受重力约为在地球表面所受重力的25D .火星的第一宇宙速度与地球第一宇宙速度之比约为15考向二 天体质量和密度【典例】(2021·全国乙卷)科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测,给出1994年到2002年间S2的位置①如图所示。
高中物理：万有引力与航天基础知识点
高中物理：万有引力与航天基础知识点【知识网络构建】【知识清单】一、两种对立学说（了解）1. 地心说：（1）代表人物：托勒密；（2）主要观点：地球是静止不动的，地球是宇宙的中心。
2. 日心说：（1）代表人物：哥白尼；（2）主要观点：太阳静止不动，地球和其他行星都绕太阳运动。
二、开普勒定律开普勒行星运动的定律是在丹麦天文学家弟谷的大量观测数据的基础上概括出的，给出了行星运动的规律。
三、万有引力定律1. 月—地检验：①检验人：牛顿；②结果：地面物体所受地球的引力，与月球所受地球的引力都是同一种力。
2. 内容自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间距离r的平方成反比。
3．表达式：式中r表示两质点间的距离,M、m表示两质点的质量,G为引力常量：G＝6.67×10－11 N·m2/kg2。
4．适用条件：两质点间的引力；质量分布均匀的球体。
5. 四大性质：①普遍性：任何客观存在的有质量的物体之间都存在万有引力。
②相互性：两个物体间的万有引力是一对作用力与反作用力，满足牛顿第三定律。
③宏观性：一般万有引力很小，只有在质量巨大的星球间或天体与天体附近的物体间，其存在才有意义。
④特殊性：两物体间的万有引力只取决于它们本身的质量及两者间的距离，而与它们所处环境以及周围是否有其他物体无关。
四、引力常量五、万有引力与重力（一）静止在地面上的物体由于地球的自转，物体随地球绕地轴在纬度圆平面内做圆周运动，万有引力F引的一个分力提供向心力F向，另一个分力即物体的重力mg与地面的支持力FN相平衡,即地面上物体所受万有引力可分解为重力和使物体随地球转动的向心力，重力只是万有引力的一个分力。
当物体位于赤道上时，r=R，各力处于同一直线上，向心力达到最大，重力最小:；当物体位于两极上时，r=0,重力等于万有引力而达到最大：从赤道到两极，物体所需向心力减小、重力增大，只在两极点处重力才等于万有引力，其他位置都不能说重力就是万有引力。
第4讲 万有引力定律与航天
6.4×106
m/s
＝7.9×103 m/s。 方法二：由 mg＝mvR21得
v1＝ gR＝ 9.8×6.4×106 m/s＝7.9× 103 m/s。 第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度，也是人造卫星的最大环绕速
度，此时它的运行周期最短，Tmin＝2π Rg＝5 075 s≈85 min。
2．宇宙速度与运动轨迹的关系 (1)v 发＝7.9 km/s 时，卫星绕地球做匀速圆周运动。 (2)7.9 km/s＜v 发＜11.2 km/s，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆。 (3)11.2 km/s≤ v 发＜16.7 km/s，卫星绕太阳做椭圆运动。 (4)v 发≥16.7 km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。
二、万有引力定律 1．内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线
上，引力的大小与物体的质量 m1 和 m2 的 乘积成正比、与它们之间 距离 r 的 二次方 成反比。
2．表达式：F＝Gmr1m2 2，G 为引力常量，其值为 G＝6.67×10－11N·m2/kg2。
3．适用条件：(1)公式适用于 质点 间的相互作用。当两个物体
解析：近地轨道卫星的轨道半径稍大于地球半径，由万有引力提供向心力，可
得 GMr2m＝mvr2，解得线速度 v＝
GrM，由于地球静止轨道卫星的轨道半径大
于近地轨道卫星的轨道半径，所以地球静止轨道卫星的线速度较小，选项 B 错
误；由万有引力提供向心力，可得 GMr2m＝mr2Tπ2，解得周期 T＝2π GrM3 ，所
答案：D
对点清
1. 四个分析 “四个分析”是指分析人造卫星的加速度、线速度、角速度和周期与轨道半
径的关系。
GMr2m＝mmmωvar→22→r→av＝ω＝G＝rM2
万有引力与航天知识点归纳
万有引力与航天知识点归纳一、万有引力定律1. 内容自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量和的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。
2. 公式，其中，称为引力常量。
3. 适用条件适用于两个质点间的相互作用。
当两个物体间的距离远大于物体本身的大小时，物体可视为质点。
对于质量分布均匀的球体，为两球心间的距离。
二、万有引力定律的应用1. 计算天体质量对于中心天体和环绕天体，根据万有引力提供向心力。
若已知环绕天体的线速度和轨道半径，则。
若已知环绕天体的角速度和轨道半径，则。
若已知环绕天体的周期和轨道半径，则。
2. 计算天体密度对于质量为、半径为的天体，若有一颗卫星绕其做匀速圆周运动，轨道半径为。
由，天体的体积。
当卫星绕天体表面运行时，则。
三、人造卫星1. 卫星的动力学方程万有引力提供向心力，即。
2. 卫星的线速度由可得，说明卫星的线速度与轨道半径的平方根成反比，轨道半径越大，线速度越小。
3. 卫星的角速度由可得，轨道半径越大，角速度越小。
4. 卫星的周期由可得，轨道半径越大，周期越大。
5. 地球同步卫星特点：周期，与地球自转周期相同。
轨道平面与赤道平面重合。
高度，线速度。
四、宇宙速度1. 第一宇宙速度定义：卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度。
计算：由（为地球半径），可得。
这是人造地球卫星的最小发射速度，也是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度。
2. 第二宇宙速度，当卫星的发射速度大于而小于时，卫星绕地球运行；当卫星的发射速度等于或大于时，卫星将脱离地球的引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星。
3. 第三宇宙速度，当卫星的发射速度等于或大于时，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。
五、双星系统1. 特点两颗星绕它们连线上的某一点做匀速圆周运动，它们之间的万有引力提供各自做圆周运动的向心力。
2. 规律对于质量分别为、的两颗星，轨道半径分别为、，两星之间的距离为（）。
(完整版)万有引力与航天公式总结
万有引力与航天重点规律方法总结一.三种模型1 ．匀速圆周运动模型：无论是自然天体(如地球、月亮)还是人造天体(如宇宙飞船、人造卫星 )都可看成质点，围绕中心天体(视为静止)做匀速圆周运动2 ．双星模型：将两颗彼此距离较近的恒星称为双星 ,它们相互之间的万有引力提供各自转动的向心力。
3.“天体相遇”模型：两天体相遇，实际上是指两天体相距最近。
二.两种学说1.地心说：代表人物是古希腊科学家托勒密2/日心说：代表人物是波兰天文学家哥白尼三.两个定律1.开普勒定律：第一定律(又叫椭圆定律)：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上第二定律(又叫面积定律)：对每一个行星而言，太阳和行星的连线，在相等时间内扫过相同的面积。
第三定律(又叫周期定律)：所有行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴 R 的三次方跟公转周期 T 的二次方的比值都相等。
表达式为：R3 = K(K = GM ) k 只与中心天体质量有关的T2 4 2定值与行星无关2.牛顿万有引力定律1687 年在《自然哲学的数学原理》正式提出万有引力定律⑴ . 内容:宇宙间的一切物体都是相互吸引的 .两个物体间引力的方向在它们的连线上 ,引力的大小跟它们的质量的乘积成正比 ,跟它们之间的距离的二次方成反比 .Mm⑵ .数学表达式:F = G万r2⑶ .适用条件:a.适用于两个质点或者两个均匀球体之间的相互作用。
(两物体为均匀球体时， r 为两球心间的距离)b. 当r 0 时，物体不可以处理为质点，不能直接用万有引力公式计算c. 认为当r 0 时，引力F 的说法是错误的⑷．对定律的理解a.普遍性：任何客观存在的有质量的物体之间都有这种相互作用力b.相互性：两个物体间的万有引力是一对作用力和反作用力，而不是平衡力关系。
c.宏观性：在通常情况下万有引力非常小，只有在质量巨大的星球间或天体与天体附近的物体间,它的存在才有实际意义 .d.特殊性:两个物体间的万有引力只与它们本身的质量、它们之间的距离有关 .与所在空间的性质无关 ,与周期及有无其它物体无关 .(5)引力常数 G：①大小： G = 6.67 1011N . m 2 / kg 2，由英国科学家卡文迪许利用扭秤测出②意义：表示两个质量均为 1kg 的物体，相距为 1 米时相互作用力为： 6.671011N四.两条思路：即解决天体运动的两种方法1. 万有引力提供向心力：F万 = F 向即： F 万 = G Mmr 2 = ma n = m r v2= mr 4几2T 2 = mr 2 2 ．天体对其表面物体的万有引力近似等于重力：GMmR 2= m g即 GM = gR 2 (又叫黄金代换式)注意：GM2②高空物体的重力加速度：g '= (R)2〈 9.8m/s 2③关系:g'g=五.万有引力定律的应用1.计算天体运动的线速度、角速度、周期、向心加速度。
必修二第六章《万有引力与航天》知识点归纳与重点题型总结
高中物理必修二第六章万有引力与航天知识点概括与要点题型总结一、行星的运动1、开普勒行星运动三大定律①第必定律（轨道定律）：全部行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
②第二定律（面积定律）：对随意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
推论：近期点速度比较快，远日点速度比较慢。
③第三定律（周期定律）：全部行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。
a3即：T 2k此中k是只与中心天体的质量相关，与做圆周运动的天体的质量没关。
推行：对环绕同一中心天体运动的行星或卫星，上式均成立。
K 取决于中心天体的质量例 . 有两个人造地球卫星，它们绕地球运行的轨道半径之比是1： 2，则它们绕地球运行的周期之比为。
二、万有引力定律1、万有引力定律的成立F G Mm①太阳与行星间引力公式r 2②月—地查验③卡文迪许的扭秤实验——测定引力常量 GG 6.67 10 11N2/ kg22、万有引力定律m①内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体的质量m1和 m2的乘积成正比，与它们之间的距离 r 的二次方成反比。
即：F G m1m2r 2②合用条件（Ⅰ）可当作质点的两物体间，r 为两个物体质心间的距离。
（Ⅱ）质量散布均匀的两球体间，r 为两个球体球心间的距离。
③运用（1）万有引力与重力的关系：重力是万有引力的一个分力，一般状况下，可以为重力和万有引力相等。
忽视地球自转可得：mg G MmR2例 . 设地球的质量为 M ，赤道半径 R ，自转周期 T ，则地球赤道上质量为 m 的物体所受重力的大小为（式中 G 为万有引力恒量）（2）计算重力加快度G Mm地球表面邻近（ h 《R ） 方法：万有引力≈重力mgMmR 2地球上空距离地心 r=R+h 处 mg ' G2 方法：( R h)在质量为 M ’，半径为 R ’的随意天体表面的重力加快度g ' ' 方法：mg''G M ' ' mR '' 2（3）计算天体的质量和密度Mm利用自己表面的重力加快度：GR 2mgMm v 2 24 2利用环绕天体的公转：G r 2m m rm 2 r 等等rT（注：联合 M4 R 3 获得中心天体的密度）3例 . 宇航员站在一星球表面上的某高处，以初速度 V 0 沿水平方向抛出一个小球，经过时间t ，球落到星球表面，小球落地时的速度大小为 V. 已知该星球的半径为 R ，引力常量为G ，求该星球的质量 M 。
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• 本章“三维教学目标”:
人类对行星运动规律的认识 过程和牛顿建立万有引力定律的 过程，是对学生进行“知识与技 能”、“过程和方法”、“情感、 态度与价值观” 教育的最好材料。
本章教材概述：
• 本章教材首先详细地介绍了托勒密的地心说，哥白尼的 日心说 ， 弟谷.布拉赫的观察 和开普勒行星的运动规律。 形象生动地体现了科学家们坚持真理，勇于创新和实事求 是的科学态度，科学精神和科学思维方法，第2节把行星 的运动轨道简化为圆，应用牛顿运动定律和开普勒行星运 动规律，导出太阳与行星间引力F=GMm/r2。第3节阐述 牛顿进一步放眼宇宙建立了适用于自然界中任何两个物体 间的万有引力定律.分析说明万有引力定律和引力常量的 意义.教材接着阐述了万有引力定律对天体运动的研究和 在宇宙航行上的应用.最后,概括阐述了经典力学(牛顿力学) 的局限性.指出经典力学的适用范围，只适用于“低速、 宏观、弱引力”的情况。
2.太阳与行星 间的引力
教学目标:
(1)知道行星绕太阳运动的原因,知道太阳与行 星 间存在着引力. (2)知道行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力来 源.
(3)知道太阳与行星引力的方向和表达式,知道 牛顿定律在推导太阳与行星间引力时的作用. (4)领会将不易测量的物理量转化为易测量物理 量的方法.
本节教材分析：
第六章 万有引 力与航天
同煤一中 罗林海
本章教材内容: 1 、行星的运动 2 、太阳与行星间的引力 3 、万有引力定律 4 、万有引力理论的成就 5 、宇宙航行 6 、经典力学的局限性
本章教材分析：
本章教材安排在同学们学习了牛顿运动 定律和曲线运动的基础上，学习《万有引 力与航天》。 • 从知识结构来看：本章教材是应用牛顿 运动定律对曲线运动的研究。 • 牛顿应用其运动定律研究天体运动并结 合开普勒定律建立了伟大的万有引力定律。 • 牛顿运动定律和万有引力定律构成了牛 顿力学的核心内容。
• 4.万有引力定律的检验.
引力常量G的重要意义:如果没有G的测出,则 万有引力定律在许多问题的应用受到限制.正是由 于卡文迪许测出了万有引力常量,才使得万有引力 定律在天文学的发展上起了重要作用.
3.万有引力定律
通过学习让学生明确:
1.事物的偶然性和必然性的关系.
2.真理具有相对性,科学理论必须 接受实践的检验,科学理论也是发展的.
4.万有引力理论的成就
教学目标: (1)了解万有引力定律在天文学上的 重要应用. (2)会用万有引力定律计算天体质量, 了解“称量地球质量”“计算太阳质 量”的基本思路. (3)认识万有引力定律的科学成就,体 会科学思想方法.
4.万有引力理论的成就
• 教材分析：
• 本节教学要求学生体会万有引力定律经 受了实践的检验，取得了很大的成功，显 示了万有引力理论的巨大威力。通过本节 的学习，要使学生深刻体会科学定律对人 类探索未知世界的作用。激发学生对科学 探究的兴趣。培养热爱科学的情感。
教材分析：
• 本节属于航天部分重要知识， 介绍万有引力的实践成就。要 求学生知道是万有引力使人类 实现“飞天”梦想。重点理解 第一宇宙速度，激发学生科学 献身精神，本节知识内容的核 心是牛顿运动定律与万有引力 定律在圆周运动条件下的综• • • • 教材建议： 1、课本上人造地球卫星是如何 发射的？ 2、两个速度公式区别和联系 3、最大环绕速度和最小发射速度 4、人造地球卫星最小周期的计算 5、计算人类第一颗人造地球卫星轨道半径、 距地面的高度以及角速度大小？ • 6、介绍我国载人航天工程 。提高民族自 豪感，激励学生科学探究的志趣
•
从行星运动规律到万有引力 定律的建立过程，是本章的重 要内容。从问题的提出、猜想 与假设、演绎与推理、结论的 得出、检验论证等是一次极好 的完整的科学探究过程。
2.太阳与行星 间的引力
教学建议: 教学过程可以按以下方式展开。 1.问题的提出：为什么行星绕着太阳运动? 2.猜想和假设： 圆形轨道 F∝ 1/r2
1.行星的运动
教材分析:
本节内容的突出特点：知识容量较少， 但包含的科学史料十分丰富。因此，本节 教学设计上应立足于对学生进行科学精神 和科学思维方法的教育。让学生在科学家 关于天体运动问题的研究历史上，感悟科 学家求真、求简的科学思想方法和科学精 神。
人类对天体运动规律的认识过程: 托勒密(地心说) 哥白尼(日心说)
弟谷.布拉赫(观察 ) 开普 勒(计算) 开普勒行星运动定律（结论）
• 教学建议： 问题:1.地心说的基本观点? 2.日心说的基本观点? 3.地心说和日心说争论的焦点 是什么? 4.为什么日心说最终能战胜地 心说?
提问：为什么行星运动轨道是椭圆而不 是圆形？
开普勒行星运动定律：
• 1.所有行星绕太阳运动的轨道都 是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦 点上。 • 2.对任意一个行星来说，它与太 阳的连线在相等的时间内扫过相 等的面积。 • 3.所有行星的轨道的半长轴的三 次方跟它的公转周期的二次方的 比值都相等。
6.经典力学的局限性
教学目标:
(1)了解经典力学的发展里程和伟大成就.
(2)认识经典力学的局限性和使用范围. (3)初步了解微观和高速世界中的奇妙现象. (4)了解相对论.量子论的建立对人类深入认 识客观世界的作用,知道物理学改变人们世 界观的作用.
教材分析
• 本节从低速与高速、宏观与微观、弱引力 到强引力三个方面介绍了经典力学的局限 性。这三个方面的具体内容都不要求学生 掌握，但是学过本节之后，学生会知道， 尽管前面已经体会到了万有引力的辉煌成 就，但是任何真理都具有相对性，在新的 领域还有新的规律等待我们去发现。
3.万有引力定律
教学目标:
(1)了解万有引力定律发现的思路和过程,知道地球上的重物 下落与天体运动的统一性. (2)知道万有引力是一种存在于所有物体之间的吸引力,知道 万有引力的使用范围. (3)会用万有引力定律解决简单的引力问题,知道万有引力定 律公式中r的物理意义,了解引力常量G的测定在科学历史上 的重大意义. (4)了解万有引力定律发现的意义,体会在科学规律发现过程 中猜想与求证的重要性
6.经典力学的局限性
• • • • 教材建议： 1、从低速到高速 2、从宏观到微观 3、从弱引力到强引力
谢谢！
教学建议：
• 向学生提出问题： • （1）科学为什么真是迷人？ • （2）你能称量出我们居住的地球 的质量是多少吗？ • （3）如何利用我们学过的知识计 算地球的质量？ • （4）任意天体质量的计算有哪些 方法？ • （5）万有引力理论还有哪些成就？
5.宇宙航天
教学目标:
(1)了解人造地球卫星的最初构想. (2)会解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问 题. (3)知道三个宇宙速度的含义和数值,会推导第 一宇宙速度. (4)感受人类对客观世界不断探究的精神和情感.
1.行星的运动
教学目标: (1)了解人类对行星运动规律的认识历程 (2)了解观察的方法在认识行星运动规律中 的作用 (3)知道开普勒行星运动定律的科学价值,了 解开普勒第三定律中k值的大小只与中心天 体有关. (4)体会科学家实事求是.尊重客观事实.不迷 信权威.敢于坚持真理和勇于探索的科学态 度和科学精神,体会对描述自然追求和谐是 科学研究的动力之一
3.万有引力定律
教材分析:
1.万有引力的猜想
“天上”的力和“人间”的力可能出于同一本源.建 议在教学中，通过启发式的设问，使牛顿的想法能够激 发学生的兴趣与想像力，引发学生提出更多的问题 2.万有引力的检验. 月—地检验 可以让学生做以下计算：已知：r月地 =3.8×108m,T月=27.3天，g=9.8m/s2，求：a月/g=? 用数据说明上述设想的正确性，牛顿的大胆设想经 受了事实的检验。至此，平方反比律已经扩展到太阳与 行星间、地球与月球间、地球与地面物体间。它们真的 都遵从相同的规律。
3.万有引力定律的得出. 牛顿作了更大胆地设想，任意 两个物体之间都存在这样的力？很 可能，因为一般物体的质量比天体 的质量小得多，我们不易觉察，于 是上述结论被推广到宇宙中的一切 物体之间。今天，我们谈及万有引 力定律，似乎早已是老生常谈，但 是牛顿当时的魄力、胆识和惊人的 想像力实在让我们佩服！
3.简化模型 ： 椭圆到圆的处理.
4.演绎与推理： 根据牛顿第二定律和开普 勒定律 F∝ m/r2 5.牛顿第三定律 ： F’ ∝ M/r2
6.根据行星和太阳地位平等性：太阳和行星 间引力大小F∝Mm/r2 F=GMm/r2
教材编写目的:
• 1.尊重牛顿发现万有引力定律的历史 阶段性 • 2.体现科学探究精神. • 3.通过演绎推理得出的结果;推广到一 般意义的规律,在科学上是十分严肃的 一件事情,它需要经过时间和实验的检 验.
中学阶段按圆轨道处理：
• 1. 行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太 阳处在圆心。 • 2.对某一个行星来说，它绕太阳做圆周运动 的角速度（或线速度）不变，即行星做匀 速圆周运动 • 3.所有行星的轨道半径的三次方跟它的公转 周期的二次方的比值都相等。
建议课堂上补充以下内容：
• 1、复习什么是恒星、行星、卫星以及它们 如何运行？ • 2、复习什么是公转、自转？地球公转周期 为1年，自转周期为1天。月球公转周期为 27.3天。同步卫星公转周期为1天。 • 3、开普勒行星运动定律不仅适合于行星的 运动，同时也适合于卫星的运动。 • 4、古代科学家对行星的研究方法，只能通 过观察测量的方法，不能用实验研究的方 法。