《高一物理 万有引力与宇宙航行复习》学习任务单+【图文】人教版_初三物理密度课件
《万有引力理论的成就》 学习任务单
《万有引力理论的成就》学习任务单一、学习目标1、理解万有引力定律在天文学和航天领域的重要应用。
2、掌握运用万有引力定律计算天体质量、密度等物理量的方法。
3、了解万有引力定律在发现未知天体方面的作用。
4、感受科学家们探索宇宙的精神，培养科学思维和创新能力。
二、学习重难点1、重点（1）利用万有引力定律计算天体的质量和密度。
（2）理解万有引力定律在航天领域的应用，如卫星的发射、运行等。
2、难点（1）通过天体的运动情况，建立物理模型，运用万有引力定律解决实际问题。
（2）理解不同类型卫星的运行规律及其特点。
三、学习方法1、理论学习认真阅读教材和相关参考资料，理解万有引力定律的基本内容和公式。
2、实例分析通过分析具体的天体运动实例，如地球绕太阳公转、月球绕地球公转等，加深对万有引力定律的应用理解。
3、数学推导运用数学知识，推导万有引力定律在计算天体质量、密度等方面的公式。
4、小组讨论与同学组成学习小组，讨论学习过程中遇到的问题，共同解决难题，拓展思维。
四、学习过程1、知识回顾（1）回顾万有引力定律的内容和公式：＄F ＝ G\frac{m_1m_2}｛r^2}＄，其中$F$表示两个物体之间的引力，＄G$为万有引力常量，＄m_1$、＄m_2$分别为两个物体的质量，＄r$为两个物体质心之间的距离。
（2）复习圆周运动的相关知识，如线速度$v$、角速度$＼omega$、周期$T$等与半径$r$的关系。
2、天体质量的计算（1）以地球绕太阳公转为例，假设太阳质量为$M$，地球质量为$m$，地球公转轨道半径为$r$，公转周期为$T$。
由于地球绕太阳的公转可近似看作匀速圆周运动，太阳对地球的引力提供地球公转的向心力，即$G\frac{Mm}｛r^2} ＝ m\frac{4\pi^2}｛T^2}r$，由此可得太阳质量$M ＝＼frac{4\pi^2r^3}｛GT^2}＄。
（2）同理，若已知月球绕地球公转的轨道半径和周期，也可以计算出地球的质量。
《万有引力和第一宇宙速度》 学习任务单
《万有引力和第一宇宙速度》学习任务单一、学习目标1、理解万有引力定律的概念和表达式，能够运用其解决简单的问题。
2、掌握第一宇宙速度的定义、计算方法和意义。
3、了解万有引力在天文学和航天领域的应用。
二、学习重点1、万有引力定律的表达式及其适用条件。
2、第一宇宙速度的推导和理解。
三、学习难点1、对万有引力定律中距离、质量等概念的准确理解。
2、运用万有引力定律和圆周运动知识推导第一宇宙速度。
四、学习内容（一）万有引力定律1、历史背景万有引力定律的发现是人类认识自然的一个重要里程碑。
早在古代，人们就对天体的运动产生了好奇和思考。
然而，直到牛顿时代，才对天体之间的引力有了科学的描述。
2、概念任何两个物体之间都存在相互吸引的力，这个力的大小与两个物体的质量成正比，与它们之间距离的平方成反比。
3、表达式F ＝G （m1 m2) ／ r²，其中 F 表示两个物体之间的引力，G 是引力常量，m1 和 m2 分别是两个物体的质量，r 是它们之间的距离。
4、适用条件（1）两个质点之间的相互作用。
（2）对于质量分布均匀的球体，可以视为质量集中于球心的质点。
（二）第一宇宙速度1、定义物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，也叫环绕速度。
2、推导假设一个质量为 m 的物体在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动，地球的质量为 M，地球半径为 R。
物体所受的万有引力提供向心力，即：F ＝G （M m) ／ R²＝ m v²／ R解得：v ＝√（G M ／ R)3、数值第一宇宙速度约为 79km/s 。
4、意义（1）是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最小发射速度。
（2）是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度。
（三）万有引力在天文学和航天领域的应用1、计算天体的质量和密度通过观测天体周围物体的运动情况，可以利用万有引力定律计算天体的质量和密度。
2、卫星的发射和轨道计算根据万有引力定律和圆周运动知识，可以确定卫星的发射速度、轨道高度、周期等参数。
高一物理万有引力与航天复习课
4.半径与线速度、角速度、周 期 、向心加速度的关系
例.两颗人造卫星A、B绕
地球作圆周运动，周期之
比为TA：TB=1：8，则轨 道半径之比和运动速率之
比分别为（
）
（RA：RB=1：4；VA：VB=2：1）
5.宇宙速度
5.万有引力的特征:
(2)相互性:两个物体相互 作用的引力是一对作用力 和反作用力,符合牛顿第 三定律.
5.万有引力的特征:
(3)宏观性:通常情况下， 万有引力非常小,只有在 质量巨大的天体间或天体 与物体间它的存在才有宏 观的实际意义.
6.引力常量G的测定方法及意义：
• 卡文迪许扭称实验。
• 其意义是用实验证明了万有 引力的存在，使得万有引力 定律有了真正的使用价值。
②开普勒第二定律 （面积定律）
对于每一个行星 而言，太阳和行星的 联线在相等的时间内 扫过相等的面积。
一、行星的运动
1.地心说和日心说 2.开普勒三定律 ①开普勒第一定律 （轨道定律）
②开普勒第二定律 （面积定律）
③开普勒第三定律 （周期定律）
所有行星的轨道的半 长轴的三次方跟公转周期 的二次方的比值都相等。
成为一颗绕地球运动的人造地球卫星。简
称人造卫星。
三、人造卫星及宇宙速度
2.人造卫星的运动规律
人造卫星运动 近似看做匀速圆周 运动，卫星运动所 需要的向心力就是 它所受的万有引力 。即：万有引力提 供向心力。
三、人造卫星及宇宙速度
3.人造卫星的运动规律推导
由 G r2M m m vr2m 2rm (2 T )2r
四同步星卫 、同步卫星（通讯卫星）
第七章 万有引力与宇宙航行 【复习课件】-2020-2021学年高一物理单元复习(新教材人
考点：天体的追及相遇问题
1.根据GMr2m＝mrω2，可判断出谁的角速度大； 2．两星追上或相距最近时，两星运行的角度之差等 于 2π 的整数倍；相距最远时，两星运行的角度之差 等于 π 的奇数倍．卫星与地面上物体追及(卫星在地 面上物体的正上方)时，要根据地面上物体与同步卫 星角速度相同的特点进行判断．
G
Mm R2
R
F引、G、Fn三力同向
此时向心力达到最大值，重力达到最小值
(2)当物体在两极时:
Fn =0，F引 =G
此时重力等于万有引力，重力达到最大值
Fn m
F引 mg
ω
■ 要点总结
1．对万有引力和重力的关系要注意以下几点： (1)在地面上，忽略地球自转时，认为物体的向心力为零，各 位置均有 mg≈GRM2m； (2)若考虑地球自转，对在赤道上的物体，有GRM2m－FN＝F 向， 其中 FN 大小等于 mg，对处于南北两极的物体，则有 GRM2m＝mg. 2．在地球上所有只在重力作用下的运动形式，如自由落体运 动、竖直上抛运动、平抛运动、斜抛运动等，其运动规律和 研究方法同样适用于在其他星球表面的同类运动的分析，只 是当地重力加速度取值不同而已．
3．卫星变轨中物理量的比较
(1)速度：v2A＞v1A＞v3B＞v2B. (2)加速度：a1A＝a2A>a2B＝a3B. (3)周期：T1＜T2＜T3. (4)能量：机械能 E1<E3， 动能 E1>E3，势能 E1<E3
加速
加速
E1 E2 E3
考点：宇宙速度 黑洞与多星系统
1.双星系统 系统
可视天体绕黑 黑洞与可视天体构 两颗可视星体构成的
内容 赤道 近地
同步
线速度 v1 1R v2
万有引力与航天第一节高中物理总复习详解演示文稿
作用重．力
运动的合成与分解．把平抛运动分解为水平方向的
的 自由落体运动．
运动匀和速竖直方向
第5页，共35页。
•5．运动规律 • 以抛出点为坐标原点，水平初速度v0方向为x轴正方向，竖直向下的方向为y轴 正方向，建立如图4－1－2所示的坐标系，则平抛运动规律如下表．
水平 方向
vx＝v0 x＝ v0t .
核心要点突破
• 知识点二 平抛运动 • 1．平抛运动的主要特点有哪些？
第13页，共35页。
• (2)物体由一定高度做平抛运动，其运动时间由下
落高度决定，与初速度无关，由公式y＝ gt2，可得t
＝
；落地点距抛出点的水平距离x＝v0t，由
水平速度和下落时间共同决定．
• (3)水平方向和竖直方向的两个分运动同时存在 ，互不影响，具有独立性．
第15页，共35页。
推论Ⅱ：做平抛(或类平抛)运动的物体，任意时刻的瞬时速度方 向的反向延长线一定通过此时水平位移的中点．
证明：如图4－1－5所示，设平抛物体的初速度为v0，从原点O到 A点的时间为t，A点坐标为(x，y)，B点坐标为(x′，0)，则x＝v0t ，y＝ ，
v⊥＝gt，又tan α＝
（1）等时性：合运动与分运动经历的时间相等，即合运动与分运动同 时开始，同时结束.
（2）独立性：物体在任何一个方向的运动，都按其本身规律进行，不
会因为其他方向的运动是否存在而受影响.（如河水流速变化不影响
渡河时间） （3）等效性：各分运动的规律叠加起来与合运动的规律有完全相同的效果.
第12页，共35页。
2．不同运动类型的分类分析
轨迹 直线运动 曲线运动
分类 匀速直线运动 匀变速直线运动 非匀变速直线运动 匀变速曲线运动 非匀变速曲线运动
新人教版高中物理必修2万有引力与航天 第八讲 万有引力与航天单元复习课 课件
D．飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿圆轨道运动的加速度
【分析】抓住变轨问题的速度分析，加速度分析.
【解析】轨道越高，机械能越大，可知A项错；在圆轨道上F万=F向，处于完 全失重状态，B项正确；半径越大，角速度越小，可知C项正确；同一点加速
轨道2
轨道1
Q
P
地球
度相同可知D项错误. 图6-2-4
物理学特点
以空间对接技术为 载体，凸显理论与源自实际的结合类型1：行星绕恒星运动 类型2：卫星绕行星运动 类型3：探月卫星绕月球运动 类型4：双星模型
试题考查知识能力： 牛顿运动定律、万有引力定律、圆周运动、动能定理和能量守恒定律等．
3.2 卫星问题
典题精析
例2．关于人造地球卫星，下列说法正确的是（ B ） A．卫星距离地面越高，卫星的速度就越大 B．卫星距离地面越高，卫星的周期就越大 C．卫星做匀速圆周运动的速度大于第一宇宙速度 D．地球同步卫星只能在赤道的正上方，但离地心的距离可以按需要选择不同
的值 【分析】本题考查了卫星的轨道参量和半径的关系；第一宇宙速度的理解；同步卫星的
4 2 r 3
M GT 2
M
4 R3
3 r 3
GT 2 R3
3
•11、凡为教者必期于达到不须教。对人以诚信，人不欺我;对事以诚信，事无不成。 •12、首先是教师品格的陶冶，行为的教育，然后才是专门知识和技能的训练。 •13、在教师手里操着幼年人的命运，便操着民族和人类的命运。2021/11/62021/11/6November 6, 2021 •14、孩子在快乐的时候，他学习任何东西都比较容易。 •15、纪律是集体的面貌，集体的声音，集体的动作，集体的表情，集体的信念。 •16、一个人所受的教育超过了自己的智力，这样的人才有学问。 •17、好奇是儿童的原始本性，感知会使儿童心灵升华，为其为了探究事物藏下本源。2021年11月2021/11/62021/11/62021/11/611/6/2021 •18、人自身有一种力量，用许多方式按照本人意愿控制和影响这种力量，一旦他这样做，就会影响到对他的教育和对他发生作用的环境。 2021/11/62021/11/6
人教版高一物理 万有引力定律 学习任务单
《万有引力定律》学习任务单【课前预习任务】1．物体做匀速圆周运动，它的受力方向有什么特点？2．已知物体做匀速圆周运动的周期和半径，它的向心加速度的表达式是________________ 3．开普勒第三定律的内容是什么？4．牛顿第二定律、牛顿第三定律的内容是什么？【课上学习活动】1．已知行星绕太阳做匀速圆周运动的周期T和半径r、行星的质量为m。
(1)向心加速度大小为______________；(2)向心力大小为______________；(3)利用开普勒第三定律，导出太阳间引力与距离的关系是什么？2．以地球为中心天体的卫星1和卫星2（1）所受地球引力与向心加速度的关系方程分别是供需卫星1卫星2（2）两卫星向心加速度之比与半径的关系是3．已知自由落体加速度g为9.8 m/s 2，地球半径R为6.4×10 6 m，月球中心与地球中心的距离r为3.8×10 8 m，月球公转周期为27.3 d，约2.36×10 6 s。
求（1）月球绕地球公转的向心加速度a；（2）g/a；（3）r2/R24．一个篮球的质量为0.6 kg，它所受的重力有多大？试估算操场上相距0.5 m 的两个篮球之间的万有引力。
．推导练习若我们知道磁场对电子的作用力f与电子运动的速度v有关,又发现电子在磁场中做匀速圆周运动的半径r与电子运动的速度v成正比。
据此你能推出f与v的关系吗？【课后练习】课本54页的练习与应用第3题、第4题。
【课后练习参考答案】3.太阳对地球的引力是月球对地球引力的178倍。
4. 3.06×10 5s，约85h。
人教版高中物理必修第2册 万有引力与宇宙航行习题课(一)导学案
环节二：万有引力定律的理解
➢ 知识回顾：回忆万有引力定律的内容
➢ 例题分析
1.对于质量为M 和质量为m 的两个物体间的万有引力的表达式 ，下列说法正确的是( ) A ．公式中的G 是引力常量，它是由实验得出的，而不是人为规定的
B ．当两个物体间的距离r 趋于零时，万有引力趋于无穷大
C ．M 和m 所受引力大小总是相等的
D ．两个物体间的引力总是大小相等、方向相反的，是一对平衡力
2.如图所示，一个质量均匀分布、半径为R 的球体对球外质点P 的万有引力为F ，如果在球体中央挖去半径为r 的球体，且 ，则原球体剩余部分对质点P 的万有引力变为多少？
环节三：开普勒行星运动定律与万有引力定律的应用
➢ 知识回顾：行星运动可以看作是匀速圆周运动那什么力提供向心力？
➢ 例题分析
1．若已知太阳的一个行星绕太阳做匀速圆周运动，运转的轨道半径为r ，周期为T ，万有引力常量为G ，则可求（ ）
2
r Mm G F =2
R r =
A.该行星的质量
B.太阳的质量
C.该行星的线速度
D.太阳的平均密度
2．甲乙两行星绕某恒星运动。
行星甲做匀速圆周运动，其轨道直径为4R，C是轨道上任意一点；行星乙的轨道是椭圆，椭圆的长轴为6R，A、B是
轨道的近地点和远地点，如图所示。
下列说法正确的是
（）
A．行星甲的周期大于行星乙的周期
B．两行星与恒星的连线在相同的时间内扫过的面积相等
C．行星甲在C点的速度一定小于行星乙在A点的速度
D．行星甲在C点的速度一定小于行星乙在B点的速度。
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《高一物理万有引力与宇宙航行复习》学习任务单
1. 阅读教材，总结万有引力定律的形成过程
2.阅读教材，总结万有引力定律有哪些应用
3.总结本章有哪些基本模型及对应的规律
【课上学习活动】
导入中，哪些科学家为万有引力定律的形成做了铺垫或补充?
一、总结万有引力定律的形成过程
1.开普勒三定律
2.推理论证1-太阳和行星间的引力
3.推理论证2-月地检验：地球半径R=6378km、地月平均距离r=384000km、月球公转周期T=27.3天、地表重力加速度g=9.8m/s2。
二、两个基本情境
（一）自转
1.地面参考系-重力
2.地心参考系-向心力
3.两极处的重力
4.赤道处的重力
最大向心力和引力
5.一般位置的重力
6.地表的重力加速度
7.重力的应用
8.假如地球转动变快
（1）如果地球转动的较快
（2）如果地球转动的变快
（3）如果地球转动的很快
二.公转
1.一般卫星
2.近地卫星第一宇宙速度
3. 同步卫星
练习1.月球绕地球的运动可视为匀速圆周运动，月球轨道半径约为地球半径R的60倍，周期约为27天。
根据以上信息，用R表示出同步卫星的轨道半径。
练习2.将地球视为半径为R的球体，物体1放在赤道上随地球自转，物体2是一颗近地卫星，物体3是轨道半径为r的同步卫星，求它们运动的向心加速度之比。
练习3.若实验室绕地球做匀速圆周运动，请你证明：人相对于实验室静止时，处于完全失重状态。
练习 4.科学家设想.建造一种环形空间站，圆环绕中心匀速旋转，宇航员在旋转仓内可以感受到与他在地面时相同大小的支持力。
已知：地表重力加速度为g，圆环半径为r，求旋转仓转动的角速度大小。
三、拓展学习本部分供基础较好的同学选择性学习。
1.双星问题。
（1）两颗靠得很近的天体，离其他天体非常遥远，靠相互引力一起以连线上某一点为圆心分别作圆周运动，从而保持两者之间的距离不变，这样的天体称为“双星”。
若观测到某双星周期为T ，间距为L。
求它们的总质量。
（2）若忽略其它星球的影响，将月球和地球看成双星，求地球绕公共圆心运动的轨道半径。
已知地球和月球的质量分别为M=5.98×1024kg和m=7.35 ×1022kg ，二者间距为4.23×104km。
2.卫星变轨
（1）如图所示，一颗人造卫星原来在近地圆轨道1绕地球运行，在P点变轨后进入椭圆轨道2运动。
比较卫星在轨道1和轨道2的P点的速度大小、加速度大小。
↓
（2）若卫星在近地点P与地球中心的距离为r1 ，在远地点Q与地球中心的距离为r2 。
求卫星在近地点和远地点的线速度大小之比、加速度大小之比。
【课后作业】
1.由于通讯和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步轨道卫星，这些卫星的
A. 质量可以不同
B. 轨道半径可以不同
C. 轨道平面可以不同
D. 速率可以不同
2.关于环绕地球运行的卫星，下列说法正确的是
A.分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，不可能具有相同的周期
B.沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速率
C.在赤道上空运行的两颗地球同步卫星，它们的轨道半径有可能不同
D.沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面一定会重合
3.利用引力常量G和下列某一组数据，不能计算出地球质量的是
A.地球的半径及重力加速度（不考虑地球自转）
B.人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期
C.月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离
D.地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离
4.若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下，需要验证
A.地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的1/602
B.月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的1/602
C.自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的1/6
D.苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的1/60
5.一物体静置在平均密度为
的球形天体表面的赤道上。
已知万有引力常量为G，若由于天体自转使物体对天体表面压力恰好为零，则天体自转周期为
A.
B.
C.
D.
*6.如图所示，一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球E运行，在P点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动。
下列说法正确的是
A.不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的速度都相同
B.不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的加速度都相同
C.卫星在轨道1的任何位置都具有相同加速度
D.卫星在轨道2的任何位置都具有相同动量
7.已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，不考虑地球自转的影响。
（1）推到第一宇宙速度v1的表达式；
（2）若卫星绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距离地面高度为h，求卫星的运行周期T。
【课后作业参考答案】
1-6题： A、B、D、B、D、B
7
（1）设卫星的质量为m，地球的质量为M，
在地球表面附近满足
得
①
卫星做圆周运动的向心力等于它受到的万有引力
②
①式代入②式，得到
（2）考虑式，卫星受到的万有引力为
③
由牛顿第二定律
④
③、④联立解得
【图文】人教版_初三物理密度课件
例题求：解：已知： m ? 0.675t? 675kg 铝的密度？一块铝，它的质量是 0.675t，体积是 25dm，求铝的密度． 3 V ? 250dm3 ? 0.25m ? m 675kg 3 3 ? ? 2.7 ? 10 kg/m V 0.25m 3 3 3 铝的密度是 2.7 ? 10 kg/m 答：
本课小结一、密度 1.定义、公式、单位 2.密度是物质的一种特性二、密度的应用 1.求质量 2.求体积。