高中物理人教版 (新课标)必修23.万有引力定律教案设计

这是一份高中物理人教版 (新课标)必修23.万有引力定律教案设计，共5页。
第六章 　万有引力定律第五节　人造卫星　宇宙速度[教学要求]1、卫星速度的计算公式推导2、第一、第二、第三宇宙速度3、卫星速度与轨道半径的关系[重点难点]1、卫星速度公式的推导2、卫星速度与半径的关系[正文]1．   卫星速度的公式推导： 当卫星的速度达到一定程度时，就可以围绕地球转动。此时万有引力提供向心力，下面的推导代数式中m1代表地球的质量，m2代表卫星的质量：F＝＝　　　消去m2和一个r，推出　　＝2．宇宙三速度：
　　第一宇宙速度（环绕速度）：7.9km/s　（在地面附近做匀速圆周运动所需要的最小的速度。近地轨道运行时大于7.9km/s，小于11.2km/s。第二宇宙速度（脱离速度）：11.2km/s　（卫星速度大于等于11.2km/s，而又小于16.7km/s时，围绕太阳旋转的速度）第三宇宙速度（逃逸速度）：16.7km/s　（卫星速度大于等于16.7km/s时，就会脱离太阳的吸引，跑到太阳系以外的宇宙空间。
3．卫星速度与轨道半径的关系：根据卫星速度计算公式　＝，可以知道：地球的质量和引力常量是不变的，所以了不得的速度决定于它的轨道半径（线速度与轨道半径的平方根成反比）：轨道半径越大，它的线速度越小，轨道半径越小，它的线速度越大。如右图：a卫星的线速度大于b、c卫星的线速度，b、c两卫星因为轨道半径相等，所以线速度、周期都相等。[问题]上图中三颗卫星的向心加速度哪个大？
（根据＝m2a 　　a=　　向心加速度跟轨道半径的二次方成反比。）
　　[练习]1、假如一人造地球卫星做圆周运动的轨道半径增大到原来的2倍，仍做圆周运动。则（    ）A.根据公式V = rω可知卫星的线速度将增大到原来的2倍B.根据公式F = mv2/r ，可知卫星所受的向心力将变为原来的1/2倍C.根据公式F = GMm/r2 ，可知地球提供的向心力将减少到原来的1/4倍D.根据上述B和C给出的公式，可知卫星运动的线速度将减少到原来的倍2、人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其速率是下列（    ）A.一定等于7.9km/s            B .等于或小于7.9km/sC.一定大于7.9km/s             D.介于7.9km/s～11.2km/s3、如图所示，a、b、c是环绕地球圆形轨道上运行的3颗人造卫星，它们的质量关系是ma=mb<mc，则（       ）A.b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度B.b、c的周期相等，且小于a的周期C.b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度D.b所需向心力最小4、关于地球同步卫星，下列说法错误的是  (     )   A. 它一定在赤道上空运行   B．它的高度和运动速率各是一个确定值   C．它的线速度大于第一宇宙速度   D．它的向心加速度小于9．8m／s25、地球的同步卫星质量为m，离地面的高度为h．若地球的半径为R，地球表面处的重力加速度为g，地球自转的角速度为ω，则同步卫星所受地球对它的万有引力的大小为   ( 　　 )  A．0              B.mR2g/(R+h)2  C．m(R2gω4 )1/3         D．以上结果都不正确6、人造地球卫星做匀速圆周运动，它们沿圆轨道稳定运行时的线速度可以为( 　)A.3．1km/s         B.7．9km/s  C.11．2km／s   　   D.16．7km/s7、同步卫星离地心距离为r，运行速率为v1，加速度为al，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为R，下列关系中正确的有(  )。A.a1=a2             B.a1/a2=R2/r2  C.v1/v2=R2/r2      D.v1/v2=（R/r）0。58、甲、乙两颗人造地球卫星，质量相同，它们的轨道都是圆。若甲的运行周期比乙小，那么(  )。   A.甲距地面的高度一定比乙小    B.甲的线速度一定比乙小   C.甲的角速度一定比乙大        D.甲的加速度一定比乙小9、两颗行星A和B各有一颗卫星a和b,卫星轨道各自接近行星表面，如果两行星质量之比为MA/MB=p,两行星半径之比为RA/RB=q,则两卫星周期之比Ta/Tb为（    ）A. 　  B.q 　  C.p   　D.q10、人造卫星在太空运行中，天线偶然折断，天线将   （     ）A.继续和卫星一起沿轨道运行　　　B.做平抛运动，落向地球C.由于惯性，沿轨道切线方向做匀速直线运动，远离地球D.做自由落体运动，落向地球11、人造卫星在受到地球外层空间大气阻力的作用后，卫星绕地球运行的半径、角速度和速率将   （    ）A.半径变大，角速度变小，速率不变B.半径变大，角速度变大，速率变大C.半径变小，角速度变大，速率变大D.半径变小，角速度变大，速率不变12、关于第一宇宙速度，下列说法中正确的是   （      ）Ａ. 第一宇宙速度是人造地球卫星环绕运行的最小速度B. 第一宇宙速度是人造地球卫星环绕运行的最大速度C. 第一宇宙速度是地球同步卫星环绕运行的速度D.不同行星的第一宇宙速度都是相同的13、人造地球卫星A和B,它们的质量之比为mA：mB=1：2,它们的轨道半径之比
为2：1,则下面的结论中正确的是（  ）.A.它们受到地球的引力之比为FA：FB=1：1B.它们的运行速度大小之比为vA：vB=1：C.它们的运行周期之比为TA：TB=2：1D.它们的运行角速度之比为A： B=3：114、同步卫星是指相对地面不动的人造地球卫星。　　　A、它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同值；　　B、它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的；　　C、它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同值；　　D、它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的。　　E、所有地球同步卫星线速度大小,角速度大小,周期大小,轨道半径大小都相等15、若取地球的第一宇宙速度为8km/s，某行星的质量是地球质量的6倍，半径是地球的1.5倍，则此行星的第一宇宙速度约为：
　　A、16 km/s  B、32 km/s  C、4km/s D、2km/s16、人造地球卫星A、B绕地球做圆周运动,它们距地面的高度分别为hA和hB，地球半径为R，则它们速度之比为VA : VB =　　　　　 ；周期之比为TA : TB =　　　　　 。 17、在圆形轨道上运动的质量为m的人造卫星，它到地面的距离等于地球半径R，地球的重力加速度为g，则卫星运动的周期为_____________。18、人造地球卫星由于受到大气阻力作用，轨道半径逐渐减小，那么它的线速度的变化将        ，环绕地球的周期将     ，所受的向心力的大小将           19、宇宙飞船正在离地面高度h＝R地的轨道上绕地球做匀速圆周运动，宇宙飞船的向心加速度a向＝       g地，在飞船舱内用弹簧秤悬挂一个质量为m的物体，则弹簧秤的示数为          20、某星球的质量约为地球质量的9倍，半径约为地球半径的一半．若在地球上以v0竖直上抛一个小球，上升高度为h；那么，在此星球上以同样的初速度竖直上抛一个小球的上升高度为          21、第一宇宙速度约为7．9km／s，地球表面附近的重力加速度约为9．8m／s2，由这两个量估算地面附近的人造地球卫星的环绕周期T约为      s．22、宇航员在月球表面以速率v竖直上抛一个小球，经t秒落回原地，已知月球半径为R,如果在月球上发射一颗绕月球表面运行的卫星，则卫星的线速度为_______23、若某行星半径是R,平均密度是ρ,已知引力常量是G,那么在该行星表面附近运行的人造卫星的角速度大小是_________24、轨迹为圆形的人造地球卫星，其轨道半径越大，则其角速度越 ＿＿＿，线速度越＿＿＿，向心加速度越＿＿＿＿。25、我国在1984年4月8日成功的发射了第一颗实验地球通讯卫星，1986年2月1日又成功的发射了一颗实用地球同步通讯卫星，他们进入预定轨道后，这两颗人造卫星的运行周期之比T1 ：T2 =＿＿，轨道半径之比R1 ：R2 =＿＿，绕地球公转的角速度之比ω1 ：ω2              =＿＿＿。26、有质量分别为M1、M2的A、B两颗人造卫星，已知M1= M2，如果A和B在同一轨道上运动，则它们的线速度大小之比为        。如果A的轨道半径是B的轨道半径的2倍，则它们的线速度大小之比为         。27、已知火星的半径为地球半径的一半，火星的质量为地球质量的1/9，已知一物体在地球上的重量比在火星上的重量大49N，求这个物体的质量是多少。28、地球质量为M，半径为R，万有引力恒量为G，发射一颗绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星，卫星的速度称为第一宇宙速度。（1）试推导由上述各量表达的第一宇宙速度的计算式，要求写出推导依据。（2）若已知第一宇宙速度的大小为v=7.9km/s，地球半径R=6.4×106m，万有引力恒量G=6.67×10-11 N·m2 /kg2 ，求地球质量（结果要求二位有效数字）。29．经观测，一卫星环绕某行星做圆形轨道运动的半径为r，周期为T，若卫星质量为m．求：(1)行星的质量；(2)卫星向心加速度的大小；(3)作用于卫星上的引力大小．30.一颗人造卫星的质量为m,离地面的高度为h,卫星做匀速圆周运动，已知地球半径为R,重力加速度为g,求：（１）卫星受到的向心力的大小；（２）卫星的速率；（３）卫星环绕地球运行的周期；31、从太阳发出的光射到地面需要约8分20秒，试估算太阳质量。32、在天体运动中，把两颗相距较近的恒星称为双星，已知A、B两恒星质量分别为M1和M2，两恒星相距为L，两恒星分别绕共同的圆心做圆周运动，如图，求两恒星的轨道半径和角速度大小。