（新教材）【鲁科版】20版物理新素养导学必修二（课件+素养达标+素养评价）：第4章　万有引力定律及航天 (共7份打包)

第4章　万有引力定律及航天 第1节　天地力的综合:万有引力定律 一、行星的运动规律 【思考】在浩瀚的星空中,存在无数的星体,这些星体都在运动,但是却没有碰撞,彼此都在按着自己的运行规律在运动。请思考,这些星体运行过程中存在什么规律? 提示:每个星体都在绕着自己的中心天体在特定的轨道上运动。 开普勒三定律: (1)轨道定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是_____， 太阳位于椭圆的一个_____上。 椭圆 焦点 (2)面积定律：任何一个行星与太阳的连线在相等的 _____内扫过的_____相等。 时间 面积 (3)周期定律：行星绕太阳运行轨道______________与 其________________成正比，公式：_____=k。 半长轴a的立方 公转周期T的平方 二 、万有引力定律 【思考】地球是有质量的,人是有质量的,地球上的其他物体也是有质量的。请思考:人和地球之间是有吸引力的,那么任意两个物体之间是否都存在引力呢? 提示:任何两个物体间都存在引力。 1.内容: 自然界中任何两个物体都是相互_____的,引力的方向沿 _____________,引力的大小F与这两个物体质量的_____ ____成正比,与这两个物体间____________成反比。 吸引 两物体的连线 乘积 m1m2 距离r的平方 2.表达式:F=______。 (1)r是_________的距离(若为匀质球体,则是_______的 距离)。 (2)G为万有引力常量,G=___________ N·m2/kg2。 两质点间 两球心 6.67×10-11 一　开普勒三定律的认识及应用 1.开普勒行星运动定律是根据行星运动的观察结果归纳总结出来的,它们都是经验定律,且开普勒行星运动定律只涉及运动学等方面的内容。 2.圆周运动可看成椭圆运动的特例,所以在一般情况下, 可把行星的运动当作圆周运动来处理,此时,r为圆周运 动的轨道半径,T为圆周运动的周期。 3.表达式 =k中的k仅由中心天体决定,与周围绕行的 星体无关。 【思考·讨论】 情境:地球是绕太阳运行的一颗行星,如图所示为地球绕太阳运动的示意图,A、B、C、D分别表示春分、夏至、秋分、冬至时地球所在的位置,根据开普勒关于行星的运动规律,请回答: 讨论:(1)太阳是否在轨道平面的中心?夏至、冬至时地球到太阳的距离是否相同? (科学思维) 提示:太阳不在轨道平面的中心,夏至、冬至时地球到太阳的距离不同。 (2)一年之内秋冬两季比春夏两季为什么要少几天? (科学思维) 提示:根据开普勒第二定律,地球在秋冬两季比在春夏两季离太阳距离近,线速度大,所以秋冬两季比春夏两季要少几天。 【典例示范】 地球和火星是绕太阳运行的两颗行星,根据开普勒对于行星运动规律的认识,下列说法正确的是 世纪金榜导学号(　　) A.地球和火星绕太阳运动的轨道都是椭圆 B.地球和火星绕太阳运动的轨道都是圆 C.地球和火星的轨道半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相同 D.地球和火星的公转周期与其轨道半径成正比 【解题探究】 (1)地球和火星的运行规律是否符合开普勒对于行星运动规律的总结? 提示:符合。 (2)行星运行轨道是什么形状?运行过程中周期与轨道半径是什么关系? 提示:椭圆。轨道半长轴的平方与公转周期立方的比值为定值。 【解析】选A。由开普勒第一定律知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,选项A正确,B错误;由开普勒第三定律知所有行星的轨道半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等,选项C、D错误。 【规律方法】开普勒定律的应用技巧 (1)适用对象:开普勒定律不仅适用于行星,也适用于卫 星,只不过此时 =k,比值k是由中心天体所决定的另 一恒量,与环绕天体无关。 (2)定律的性质:开普勒定律是总结行星运动的观察结 果而总结出来的规律。它们每一条都是经验定律,都是 从观察行星运动所取得的资料中总结出来的。 (3)对速度的认识:当行星在近日点时,速度最大。由近日点向远日点运动的过程中,速度逐渐减小,在远日点时速度最小。 【素养训练】 1.开普勒第二定律告诉我们: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,如图所示,某 行星绕太阳的运动轨道为椭圆,该行星在近日点A时的 速度大小为vA,在远日点B时的速度大小为vB,则vA、vB 的大小关系为 (　　) A.vA>vB　　　　 B.vA=vB C.vA<vB D.无法确定 【解析】选A。对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等。结合扇形面积的公式可知,距离太阳近的点的线速度大,即vA>vB,故A正确, B、C、D错误。 2.某人造地球卫星运行时,其轨道半径为月球轨道半径 的 ,则此卫星运行周期大约