4.2 万有引力定律的应用 学案-福建省莆田第二中学2020-2021学年高一下学期物理鲁科版（2019）必修2

第2节　万有引力定律的应用 学案 学习目标： 1．会用万有引力定律计算天体的质量． 2．会计算人造卫星的环绕速度，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度． 3．掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知识分析具体问题的方法. 基础知识： 一、天体质量的计算 1．地球质量的估算 (1)思路：地球表面的物体，若不考虑地球的自转，物体的重力等于地球对物体的万有引力． (2)关系式：mg＝G. (3)结果：M＝，只要知道g、R、G的值，就可计算出地球的质量． 2．天体质量的估算：若已知小天体绕中心大天体运动的周期T和两天体之间的距离r，可计算中心大天体的质量M，公式是M＝． 二、人造卫星上天 1．人造地球卫星的发射原理 (1)牛顿设想：如图甲所示，当物体被抛出的速度足够大时，它将围绕地球旋转而不再落回地面，成为一颗人造地球卫星． 甲　　　　　　　　乙 (2)发射过程简介 如图乙所示，发射人造地球卫星的火箭一般为三级．使卫星进入地球轨道后的大致过程也为三个阶段． 2．宇宙速度 (1)第一宇宙速度vⅠ：卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，vⅠ＝7.9 km/s. (2)第二宇宙速度vⅡ：使卫星挣脱地球引力束缚的最小地面发射速度，vⅡ＝11.2 km/s. (3)第三宇宙速度vⅢ：使卫星挣脱太阳引力束缚的最小地面发射速度，vⅢ＝16.7 km/s. 三、预测未知天体 1．1845～1846年，英国大学生亚当斯和德国天文学家伽勒分别计算出天王星外还有一颗未知行星——海王星． 2． 海王星的发现巩固了万有引力定律的地位． 重难点理解： 一、天体质量的计算 1．求天体质量的思路 绕中心天体运动的其他天体或卫星做匀速圆周运动，做圆周运动的天体(或卫星)的向心力等于它与中心天体的万有引力，利用此关系建立方程求中心天体的质量． 2．计算天体的质量 下面以地球质量的计算为例，介绍几种计算天体质量的方法： (1)若已知地球的半径R和地球表面的重力加速度g，根据物体的重力近似等于地球对物体的引力，得 mg＝G，解得地球质量为M地＝. (2)质量为m的卫星绕地球做匀速圆周运动 G＝ 3．计算天体的密度 若天体的半径为R，则天体的密度ρ＝ 将M＝代入上式得：ρ＝ 特别地，当卫星环绕天体表面运动时，其轨道半径r等于天体半径R，则ρ＝. 二、人造卫星上天 1．解决天体运动问题的基本思路：一般行星或卫星的运动可看