20xx粵教版高中物理必修2第三章第二節(jié)《萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用》(文件)
【正文】 的 110和 12，地球的表面重力加速度為 g，則火星表面的重力加速度約為 ( B ) A． B． C． D． 5g 解析：由 GMmR2 ＝ mg，則 g火g地＝ M火M地 43π R3＝ 3 R＋ h3GT22R3 . 觸類旁通 2． “神舟六號(hào)”飛船在預(yù)定圓軌道上飛行，每繞地球一圈需要時(shí)間為 90 min，每圈飛行路程為 L＝ 104 ． (地球半徑 R 約為 103 km，引力常量 G取 10－ 11 N 地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道半徑就是太陽(yáng)和地球之間的距離，這個(gè)距離是 ctr? 118 ????? m 地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期為 1年，即 ?T 360024365 ?? S ?? S 設(shè)太陽(yáng)和地球的質(zhì)量分別為 M和 m，由于 rTmrMmG 222 4?? 故 ?? GrTM 3224? 30102? kg 點(diǎn)評(píng)： 求解天體質(zhì)量的兩個(gè)主要數(shù)據(jù)，一是繞天體運(yùn)行的行星或衛(wèi)星的軌道半徑（ r），二是運(yùn)行周期（ T）。 4．萬(wàn)有引力定律具有普遍性、 、 、 。 第二節(jié) 萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用 課前自主預(yù)習(xí) 1．萬(wàn)有引力定律的表達(dá)式 ，其適用條件 2．引力常量： 表達(dá)式中的 G 為引力常量，其大小在數(shù)值上等于質(zhì)量各為 1kg 的物體相距 1m時(shí)的萬(wàn)有引力。 5． (單選 )對(duì)于萬(wàn)有引力定律的表達(dá)式2 21r mGmF?，下列說(shuō)法中正確的是 ( ) A．公式中 G為引力常量，它是由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的，而不是人為規(guī)定的 B．當(dāng) r趨于零時(shí)，萬(wàn)有引力趨于無(wú)限大 C． m m2相等時(shí)，兩物體受到的引力大小才相等 D．兩物體受到的引力總是大小相等、方向相反，是一對(duì)平衡力 課前自主預(yù)習(xí)答案 : 1.2rMmGF?,兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間 2. ?? ? m2 kg2 ,萬(wàn)有引力 , rvm2 , rm2? , rTm224? ,宏觀性 ,特殊性 課堂互動(dòng)探究 知識(shí)點(diǎn) 1： 天體質(zhì)量和密度的計(jì)算 新知探究 卡文迪許把他自己的實(shí)驗(yàn)說(shuō)成是“稱地球的質(zhì)量”，他是 根據(jù) “稱”地球的質(zhì)量的。注意本題中運(yùn)行周期為隱含條件（地球公轉(zhuǎn)周期為 1年）。 m2/kg2，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 ) 解：由 L＝ 2π r得 r＝ L2π ＝ 103 km 由 GMmr2＝ m4π2T2 r，得 M＝4π 2r3GT2 ＝L32π GT2＝ 1024 kg 又由 ρ ＝ MV， V＝ 43π R3 得 ρ ＝ 3π r3GT2R3＝3L38π 2GT2R3＝ 103 kg/m3. 知識(shí)點(diǎn) 2： 人造地球衛(wèi)星和宇宙速度 新知探究 美國(guó)有部電影叫《光速俠》，是說(shuō)一個(gè)叫 Daniel Light 的家伙在一次事故后，發(fā)現(xiàn)自己擁有了能以光速奔跑的能力． 圖 3－ 2－ 2 根據(jù)所學(xué)物理知識(shí)分析，如果光速俠要以光速?gòu)募~約跑到洛杉磯救人， 能實(shí)現(xiàn)嗎？ 答案：不可能實(shí)現(xiàn)．因?yàn)楫?dāng)人或物體以大于第一宇宙速度的速度在地表運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)脫離地表，到達(dá)外太空，即在地表運(yùn)動(dòng)的速度不能超過(guò) km/s. 重點(diǎn)歸納 1．人造地球衛(wèi)星的軌道 衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由地 球?qū)λ娜f(wàn)有引力充當(dāng)向心力，地球?qū)πl(wèi)星的萬(wàn)有引力指向地心．而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的向心力時(shí)刻指向它所做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心．因此衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心必與地心重合．這樣就存在三類人造地球衛(wèi)星軌道 (如圖3－ 2－ 3所示 )： (1)赤道軌道，衛(wèi)星軌道在赤道平面，衛(wèi)星始終處于赤道上方； (2)極地軌道，衛(wèi)星軌道平面與赤道平面垂直，衛(wèi)星通過(guò)兩極上空； (3)一般軌道，衛(wèi)星軌道和赤道成一定角度． 圖 3－ 2－ 3 2．人造衛(wèi)星的線速度、角速度、周期、加速度與半徑 的關(guān)系 (1)由 GMmr2＝ mv2r得 v＝GM v∝1r，說(shuō)明衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)軌道半徑越大，其運(yùn)行線速度就越?。? (2)由 GMmr2＝ mω 2r 得 ω ＝ GMr3，即 ω ∝ 1r3，說(shuō)明衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)軌道半徑越大，其角速度越?。? (3)由 GMmr2＝ m4π2T2 r得 T＝ 2πr3GM，即 T∝ r3，說(shuō)明衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)軌道半徑越大，其運(yùn)行周期越長(zhǎng)． (4)由 GMmr2＝ ma得 a＝ GMr2，即 a∝ 1r2，說(shuō)明衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)軌道半徑越大，其加速度越?。? 3．地球同步衛(wèi)星 (1)周期、角速度與地球自轉(zhuǎn)周期、角速度相同， T＝ 24 h. (2)軌道是確定的，地球同步衛(wèi)星的運(yùn)行軌道在赤道平面內(nèi)． (3)在赤道上空距地面高度有確定的值． 由萬(wàn)有引力提供向心力得 G MmR＋ h 2＝ m(2π /T)2(R＋ h)， 解得 h＝3 GMT24π 2－ R＝ 107 m. 4．三種宇宙速度 (1)第一宇宙速度 (環(huán)繞速度 )： v1＝ km/s，是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，也是人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度． (2)第二宇宙速度 (脫離速度 )： v2＝ km/s，是使物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度． (3)第三宇宙速度 (逃逸速度 )： v3＝ ，是使物體掙脫太陽(yáng)引力束縛的最小發(fā)射速度． (4)特別提醒： ①三種宇宙速度均指發(fā)射速度，不要誤認(rèn)為是環(huán) 繞速度． ②任何星體都有對(duì)應(yīng)的宇宙速度．以上三種宇宙速度是
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