本章小结课程导入

万有引力与航天教学设计

教学目标

知识与技能

1、会估算天体的质量、密度、半径等问题

2、能够掌握解决天体运动问题的基本方法

3、掌握卫星的发射、运行及回收过程

过程与方法

学生自主总结知识，发现问题，解决问题

情感态度与价值观

通过本节课的学习，培养学生探索宇宙奥秘、学习物理的兴趣

教学重难点：

1、会估算天体的质量、密度、半径等问题

2、能够掌握解决天体运动问题的基本方法

3、掌握卫星的发射、运行及回收过程

教学方法：

教师引导，学生总结，发现问题，解决问题

教学过程

活动1 通过课件认识本章在高考中的涉及到的重难点，

高考内容

万有引力定律及其应用

高考要求

Ⅱ（理解、应用）

环绕速度

Ⅱ（理解、应用）

第二宇宙速度和第三宇宙速Ⅰ（了解、认识）

度

经典时空观和相对论时空观

Ⅰ（了解、认识）

活动2 学生总结本章知识点，教师补充

一.三种模型

1．匀速圆周运动模型：

2．双星模型：

3.“天体相遇”模型：

二.两个定律

1.开普勒三大定律：

2.牛顿万有引力定律

⑴.内容:宇宙间的一切物体都是相互吸引的.两个物体间引力的方向在它们的连线上,引力的大小跟它们的质量的乘积成正比,跟它们之间的距离的二次方成反比. ⑵.数学表达式:⑶.适用条件: F万GMmr2 a.适用于两个质点或者两个均匀球体之间的相互作用。（两物体为均匀球体时，r为两球心间的距离） b. 当r0时，物体不可以处理为质点，不能直接用万有引力公式计算

c. 认为当r0时，引力F的说法是错误的

⑷．对定律的理解

a.

普遍性：b.相互性：c.宏观性：d.特殊性: （5）引力常数G：

①大小：秤测出

G6.671011Nm/kg22，由英国科学家卡文迪许利用扭②意义：

表示两个质量均为1kg的物体，相距为1米时相互作用力为：6.671011N 三.两条思路：即解决天体运动的两种方法

1. 万有引力提供向心力：F万FMmv242F万G2manmmr2mr2向 即：rrT

2．天体对其表面物体的万有引力近似等于重力：

GMmR2mg

2GMgR

即

（又叫黄金代换式）

注意：

gGM①地面物体的重力加速度：②高空物体的重力加速度：g'R2≈9.8m/s2 9.8m/s2 GM(Rh)2g③关系: g'(Rh)2

R2四.万有引力定律的应用（学生总结）

1.计算天体运动的线速度、角速度、周期、向心加速度

GMvr b.角速度：a.线速度：T2GMr3

GMr3c.周期：GM d.向心加速度：a向r2

2.计算中心天体的质量：

方法一：根据转动天体运动周期T和转动半径r计算：

M4rGT223 (适合于有行星、卫星转动的中心天体) 方法二：根据中心天体半径R和其表面的重力加速度g计算：

MgR2G （适合于没有行星、卫星转动的中心天体）

注意：转动天体的质量是求不出来的。只能求中心天体的质量。

3.计算中心天体的密度：

方法一：根据转动天体运动周期T、转动半径r和中心天体半径R计算：

3rGT233R

（适合于有行星、卫星转动的中心天体）

方法二：根据中心天体半径R和其表面的重力加速度g计算：

3g4GR （适合于没有行星、卫星转动的天体）

4.计算第一宇宙速度（环绕速度）

简单说就是卫星或行星贴近中心天体表面的飞行速度，这时卫星或行星高度忽略r≈R 方法一。根据中心天体质量M和半径R计算：

由GMmR2mvvR2GM R方法二。根据中心天体半径R和表面重力加速度计算：

由F万mgmvvgR R25．研究天体运动，发射人造卫星

（1）分类：近地卫星

同步卫星：“六个一定”

（2）发射：由于卫星运动的分析是针对地心这个参考系的，故火箭发射时的初速度不等于零（自转速度），要充分利用地球的自转的惯性，就必须自西向东发射。这样可以更多地节省燃料和推力。发射可

分为三个阶段：

①发射长空阶段②漂移进入轨道阶段③在预定轨道上绕地球运行阶段

（3）运行：

稳定运行时，由万有引力提供向心力。

GMvr 角速度：①由公式：线速度:GMa向2GMr3

周期：T2r3GM r分析可知：在同一中心天体做匀速圆周运动的向心加速度：所有卫星的v、、T、a各量都只与轨道半径r有关。

②离地面越高即r越大，则卫星的v、、a、越小， T越大。

（4）变轨：

卫星的变轨实质是通过短时间内启动加速或减速火箭以改变卫星的速度，而使万有引力与所需向心力不再相等。当F引F向，卫星将做近心运动，轨道半径将减小；当F引F向时，卫星将做离心运动，轨道半径将增大。

（5）回收：

当卫星返回时，只要推进器向前喷气即可使人造卫星减速，卫星即可从圆形轨道落入椭圆轨道向地球靠近，当卫星运行到椭圆轨道的近地点时推进器再次火箭发动机点火减速，即可从椭圆轨道运行到较低的圆形轨道。

6．三个宇宙速度：

①第一宇宙速度:v1 =7.9km/s，它是地球卫星的最大环绕速度，也是卫星的最小发射速度. ②第二宇宙速度（脱离速度）:v 2=11.2km/s，使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度. ③第三宇宙速度（逃逸速度）:v 3=16.7km/s，使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度. 课后小结：

1、三种模型

2、两条定律

3、两条思路

4、万有引力定律的应用 课后反思