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第四章 万有引力定律及航天
章节复习大单元备课课件
旧知巩固
1.开普勒第一定律的内容是什么？
所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。
（轨道定律）
旧知巩固
2.开普勒第二定律的内容是什么？
任何一个行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等。
（面积定律）
旧知巩固
3.开普勒第三定律的内容是什么？
行星绕太阳运行轨道半长轴a的立方与其公转周期T的平方成正比（周期定律）
旧知巩固
4.万有引力定律的内容是什么？
自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的方向沿两物体的连线，引力的大小F与这两个物体质量的乘积成正比，与这两个物体间的距离r的平方成反比。
旧知巩固
5.万有引力定律的公式是什么？
①r为两质点的距离；若是两个质量分布均匀的球体，r则是两球心的距离
②G为引力常量，在数值上等于两个质量都为1kg的物体相距1m时相互吸引力的大小。通常取G=
探索提升
1.重力是如何定义的？
物体由于地球的吸引而受到的力叫做重力
为什么不能说“重力就是地球的吸引力”？
重力只是万有引力的一个分力！
精准点拨
考点一 万有引力和重力的关系
①在两极：重力等于万有引力
②在赤道处：
③随着纬度增加，向心力减小，重力增大，两极处重力最大，等于万有引力
例1 关于万有引力的说法，正确的是( )
A.万有引力只是宇宙中各天体之间的相互作用力。
B.万有引力是宇宙中所有具有质量的物体间的相互作用力。
C.太阳对地球的万有引力会大于地球对太阳的万有引力。
D.重力就是万有引力的作用。
B
探索提升
负责执行中国第一次自主火星探测任务的“天问一号”探测器于2020年7月23日在文昌航天发射场由长征五号遥四运载火箭发射升空，成功进入预定轨道。
2.我们能否计算火星的质量和密度？
精准点拨
考点二 中心天体质量和密度的计算
①利用中心天体表面物体：重力等于万有引力
②利用绕行天体：万有引力提供向心力
当
4 × 3.142 ×（1.5×1011）3
6.67 × 10–11 ×（3.16×107）2
=
= 2.0×1030 kg
例2 已知地球绕太阳公转的轨道半径r=1.5×1011m，
公转的周期T=3.16×107s.试估算太阳质量。
开普勒第三定律（k值由中心天体质量决定）
探索提升
2020年6月23日，北斗三号最后一颗全球组网卫星在西昌卫星发射中心点火升
3.需要满足哪些条件，才能成功发射卫星？
三大宇宙速度
1.第一宇宙速度：是人造卫星发射上天的最小速度，也是最大环绕速度。
2.第二宇宙速度： 是人造卫星脱离地球引力所需的速度，也称脱离速度.
3.第三宇宙速度：
当人造卫星发射速度达到此值时就会脱离太阳引力的束缚，飞出太阳系。
精准点拨
考点三 第一宇宙速度的推导
①重力提供向心力
②万有引力提供向心力
例3 直径为32km的小行星密度和地球密度相同，已知地球的半径为6400km，地球的第一宇宙速度约8km/s，在小行星上发射一颗环绕其表面附近运行的卫星，则此卫星的环绕速度约为（ ）
A.10m/s B.20m/s
C.30m/s D.40m/s
B
探索提升
4.如何计算卫星的运动速度、运动周期等物理量？
高轨低速大周期
精准点拨
考点四 人造卫星运动参量
例4 如图所示，质量相同的两颗卫星，围绕地球做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A.卫星a的角速度大于卫星b的角速度
B.卫星a的加速度小于卫星b的加速度
C.卫星a的动能大于卫星b的动能
D.相同时间内两颗卫星与地心的连线扫过的面积相同
A
探索提升
5.很多国家都发射了地球同步卫星，这些卫星会相撞吗？
精准点拨
考点五 地球同步卫星的特点
①定轨道平面，其运行轨道平面在赤道平面内
②定周期，即运行周期等于地球自转周期（24h）
③定高度，即离地面高度一定（h=36000km）
④定速度，即运行速度一定
例5 2022年7月14日下午，长征五号B火箭成功将我国空间站的首个实验舱“问天”送入太空与天和核心舱进行对接，如图所示。已知空间站在近地轨道上做匀速圆周运动，其轨道高度低于地球同步卫星的轨道高度，则下列说法正确的是（ ）
A.空间站中的航天员不受重力作用
B.空间站的在轨运行周期小于24h
C.空间站的角速度小于同步卫星的角速度
D.空间站在轨运行速度一定大于7.9km/s
B
探索提升
卫星在发射升空过程中并非“一步登天”，而是逐渐进入预定轨道的。
6.卫星从低轨变到轨应采取什么措施？
精准点拨
考点六 卫星变轨问题
卫星要发射到更高的轨道，需要更大的发射速度，因此，卫星从低轨道变到高轨道，需要点火加速
精准点拨
考点六 卫星变轨问题
圆轨道速度比较：高轨低速
椭圆轨道速度比较：近大远小
两轨道切点速度比较：升到高轨需点火加速
两轨道加速度比较：万有引力等大，加速度等大
精准点拨
考点六 卫星变轨问题
开普勒第三定律比较
例6 下图为飞船运动过程的示意图，飞船先进入圆轨道1做匀速圆周运动，再经椭圆轨道2，最终进入圆轨道3完成对接认为，则飞船（ ）
A.在轨道1的运行周期大于在轨道3的运行周期
B.在轨道2运动过程中，经过A点时的速度比B点大
C.在轨道2运动过程中，经过A点时的加速度比B点小D.从轨道2进入轨道3时需要在B处减速
B
探索提升
8.同步卫星、近地卫星和赤道上的物体，谁的速度更大？
精准点拨
考点七 近地卫星、同步卫星和赤道物体运动参量比较
A为赤道上物体，B为近地卫星，
C为同步卫星
近、同：高轨低速
赤、同：角速度与地球自转角速度相同
例7 如图所示，A为静止于地球赤道上的物体，B为绕地球做椭圆轨道运行的卫星，C为绕地球做匀速圆周运动的卫星，P为B、C两卫星轨道的交点，已知A、B、C绕地心运动的周期相同，相对于地心，下列说法正确的是（ ）
A.卫星B在P点的运行加速度大于卫星C在该点的加速度
B.卫星B在P点的运行加速度小于卫星C在该点的加速度
C.卫星C的运行速度大于物体A的速度
D.物体A和卫星C具有相同大小的加速度
C
例8 2022年9月3日7时44分，我国在酒泉卫星发射中心使用长征四号运载火箭，成功将遥感三十三号02星发射升空，假设该卫星绕地球做匀速圆周运动，离地球表面的高度等于地球的半径R。已知地球表面处的重力加速度大小为g，引力常量为G，忽略地球的自转，求：
（1）该卫星的周期
（2）卫星所在处的重力加速度
（1）在地球表面处的重力等于万有引力，则
由万有引力提供卫星的向心力，有
联立解得
（2）在轨道半径万有引力等于重力，则
联立解得
课堂小结

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