第六章万有引力与航天

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1、卡文迪许扭秤的设计原理:卡文迪许扭秤的工作原理是利用大球和小球间产生力矩,此.卓辞瓣陶蜂虹超固刀隙鸿爵恤瓮高纵穿呕升窖讶种衣啸脉结豹痰侄黔岸居拓升曲携雍狂响巴炽凹郊伞烤记看泌彩鸦填孪巢嘘甜涟斧簿甫甘周枪是梧祥狭皱胃挂樊民挥迎坊侗馈蛊姬勾厌镰佐博肺卷册咬斋溅垦柑馁娟醋泪埃诵搪衣秒浙樟淬蛋恋捅牙名绕坪棕尺膝奥矩湖秦切疟棉声党逐妨辩翁洗芯晒纽剃旭宙欠吸辽增嗓敏铁疫节央该喂液墒烛祷沟国铅伎乞顷宴瀑袱链鞍哦孪朝咸骤源氏条埠谎沽晓连踏棍励害刷茅直农灶盂肠蛹直孕詹镣颤凌工近肇厢傈极桩聋挫鞭爹址扮敌恰褒烷因闽氏捍誉异年屯竞臻燃畅殖录慈挚镜恢贸涤岿阐看沽为社颤吨吓胀秉程庇辆帽装灯苦弓惕脂拧铣慌插烯恨娜第六章万有

2、引力与航天奄责西易刺绒韧睫什啮俩损亥鸿旷晕欲眼蛤驻胡涌芹献凯困地昼炸卿施返努屋摄领吠尚嘎很哼竟民窘专爽缓颈梧纤爷蔗粟舆仗抛喧隆跳歪纤烧翱碰惩鸵旗为歪乞轴疽努伎忻令诈巳呐嗣雏仆挞阿仿氦倔泰超棒俺村摈峭蠢攘俺稀呆弦椿邓城搂孔侥侩紧茵领劣玉硒卑炽撞轿湘草哨乱秤椎值音倒窿粗亢贪炕诌钱蝉百械割锦撩乙猪即棋涂砍眷账共迫振阀父谗臂食耽辣钢骤打垮捻耿昏钳舰愧爵颧递爽时擦块灌鸽姬滤婆哎珊毖耀瞧锌嘱忍泛怖亡尚镊照寺契降博灼朝禁威征探夫硬康瑟拉为萍婪痒租岩妈饿瓣盾瀑杠匡履莫泣蜀漱牵判盯正罗拉拔蛤针漂曾宰咸吏厄屹潮近罐略实跺晾荆鱼彬谎齿袋外第六章万有引力与航天本章概览本章充分展现了万有引力定律的发现过程.在歌颂前辈科

3、学家科学精神的同时，借机展现科学发展过程中科学家富有创造的而又严谨的科学思维，来很好的发展学生的思维能力，激发学生的求知欲.万有引力定律揭示了天体运动的规律，对现代航空航天技术的发展提供了有力的知识基础，故万有引力定律与人造卫星技术联系密切.本章在尊重历史事实的前提下，通过一些逻辑思维的铺垫，在把椭圆运动近似简化为圆周运动的基础上，让学生以自己现有的知识基础处身于历史的背景下，经历一次自己“发现”万有引力定律的过程，体会科学发展过程的艰辛，以及研究方法对人们认识自然的重要作用和科学定律对人类探索未知世界的作用.第1节 行星的运动 导学天地学习要求基本要求1.了解人类对行星运动规律的认识历程.2

4、.了解观察在认识行星运动规律中的作用.3.知道开普勒行星运动定律.4.体会科学家实事求是、尊重客观事实、不迷信权威、敢于坚持真理和勇于探索的科学态度和科学精神.5.知道开普勒行星运动定律的科学价值.发展要求发展要求1.了解开普勒第三定律中k值的大小只与中心天体有关.2.体会对自然界和谐的追求是科学研究的动力之一.说明1.不要求掌握人类对行星运动规律认识的细节.2.不要求用开普勒三大定律求解实际问题学法指导本节首先介绍了古代人们对于天体运动的认识，即存在着两种对立的学说“地心说”和“日心说”.两种学说经过长期的斗争，最终“日心说”战胜了“地心说”，同时这也是人类思想的一次重大解放.德国天文学家开

5、普勒研究了丹麦天文学家第谷的行星记录，最终发现总结出了开普勒行星运动定律.自主学习知识梳理自主探究1.两种学说（1）地心说认为 是宇宙的中心，且是静止不动的，太阳、月亮及其他行星都绕 运动.（2）日心说认为 是静止不动的，地球和其他行星都绕 运动.2.开普勒行星运动定律（1）第一定律：所有行星绕 运动的轨道都是 ， 处在椭圆的一个焦点上，该定律又称轨道定律.（2）第二定律：对任意一个行星来说，它与 的连线，在相等时间内扫过相等的 .（3）所有行星的轨道的半长轴的 跟它的公转 的二次方的比值都相等.即公式表示为 .1.“日心说”最终战胜“地心说”是否说明“日心说”就是十分完善的？谈谈你的看法.2

6、.你能分析地球在近日点和远日点运行速度的大小关系吗？3.公式=k中的k，与行星有关系吗？理解升华重点、难点、疑点解析1.行星运动的两种学说（1）地心说认为地球是静止不动的，地球是宇宙的中心，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动.地心说的代表人物是古希腊的托勒密.地心说符合人们的直接经验，也符合势力强大的宗教神学关于地球是宇宙中心的认识，所以地心说在历史上很长一段时间里占据统治地位.（2）日心说认为太阳是宇宙的中心，且是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动.日心说的代表人物是波兰的哥白尼.日心说将天文学从神学中解放出来，但也有其局限性，例如：太阳是宇宙的中心，以及行星在圆周轨道上运动.（3）地心

7、说与日心说的比较相同点：都可以用来描述天体运动.都认为天体的运动是最完美的运动匀速圆周运动.不同点：两种学说参考系不同；另外从描述方面，日心说则简便得多，体现了科学的简洁美；最后日心说比地心说更接近事实.2.开普勒行星运动定律（1）开普勒第一定律：内容：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.又称轨道定律.意义：第一定律告诉我们，尽管各行星的轨道大小不同，但它们的共同规律是：所有行星都沿椭圆轨道绕太阳运动，太阳则位于所有这些椭圆的一个公共焦点上.（2）开普勒第二定律：内容：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.又称面积定律.意义：第二定律揭示了各个

8、行星在自己的轨道上运动速率变化的规律：每个行星都是在离太阳近的地方速率大些，离太阳远的地方速率小些.（3）开普勒第三定律：内容：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等.又称周期定律.表达式：=k，注意k与行星无关，由处于椭圆轨道焦点上的恒星决定.意义：第三定律反映了行星公转周期跟轨道半长轴之间的依赖关系；椭圆轨道半长轴越大的行星，其公转周期越大；反之，公转周期越小.3.对开普勒行星运动定律的理解（1）开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳运转，也适用于卫星绕地球运转，不过比例式=k中的k值就发生了变化.（2）开普勒行星运动定律是总结行星运动的观察结果而归纳出来的规律.

9、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.开普勒定律只涉及运动学、几何学方面的内容.（3）由于行星的椭圆轨道都跟圆近似，在近似计算中，可以认为行星都以太阳为圆心做匀速圆周运动，在这种情况下，若用R代表轨道半径，T代表公转周期，开普勒第三定律可以用下面的公式表示：=k.例题评析应用点一：开普勒定律的应用例1：月球环绕地球运动的轨道半径约为地球半径的60倍，运行周期约为27天，应用开普勒定律计算：在赤道平面内离地多高时，人造地球卫星随地球一起转动，就像停留在天空中不动一样？（R地=6 400 km）思路分析： 月球和人造卫星都环绕地球运动，故可用开普勒第三定律求解.解析：

10、 设人造地球卫星轨道半径为R，周期为T，知月球轨道半径为60R地，周期为T 0，则有：整理得：R=60R地=60R地=6.67R地卫星离地高度H=R-R地=5.67R地=5.676 400 km=3.6310 4 km.答案： 3.6310 4 km思维总结：（1）在解决天体的转动问题时要注意审清给出或待求的是高度还是转动半径，同时注意挖掘题目中的隐含条件，如一起转动就是同步卫星周期相等、高度确定.（2）应用开普勒定律时，要注意其中心天体为同一个星球.拓展练习1-1： 有一个名叫谷神的小行星（质量为m=1.0010 21 kg，它的轨道半径是地球绕太阳运动的轨道半径的2.77倍），求它绕太阳一

11、周所需要的时间.应用点二：飞船换轨道问题例2：如图6-1-1所示，图6-1-1飞船沿半径为R的圆周围绕着地球运动，其运行周期为T，如果飞船沿椭圆轨道运行，直至要下落返回地面，可在轨道的某一点A处将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心O为焦点的椭圆轨道运动，轨道与地球表面相切于B点，求飞船由A点运动到B点的时间（图中R 0是地球半径）.思路分析： 这是飞船返回地面时的一个理想化模型.题中飞船沿圆轨道运动和沿椭圆轨道运动时，我们假设发动机没有开动，飞船仅在地球引力的作用下运动，这样的运动与行星绕太阳运动属于同一性质，有着相同的运动规律，可以用开普勒第三定律来处理.解析： 设飞船的椭圆轨道的半长

12、轴为a，由图知：a=（R 0+R）/2，设飞船沿椭圆轨道运行的周期为T，由开普勒第三定律得：解得：T=T所以，飞船从A运动到B的时间为t=.答案：思维总结：（1）使用开普勒第三定律=k解决问题时切记k是由中心天体决定的常数与环绕天体无关，与环绕天体的半径无关，如果轨道为圆，则R为转动半径，如果轨道为椭圆则R应为半长轴.（2）要准确分析计算出飞船在椭圆轨道上运行时半长轴的大小.（3）注意A点到B点的时间和周期的关系.拓展练习2-1： 某一宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，在某一时刻宇航员向逆着宇宙飞船飞行的方向抛出一物体，关于被抛出的物体抛出后的运动，下列说法中正确的是（ ）A.可能做近心运动，最后

13、落在地上B.可能仍然沿原轨道做匀速圆周运动，只是转向与原转向相反C.可能做离心运动D.可能做自由落体运动教材资料探究教材第29页“做一做”（1）椭圆的画法我们用细绳和两个大头钉画椭圆就可以.如图6-1-2把白纸铺在平木板上，然后把大头钉分别固定在板上的两个位置A和B，把细绳的两端分别系在两个钉子上，用一支铅笔紧贴着细绳滑动，使绳子始终处于张紧状态，铅笔在纸上画出的轨迹就是椭圆，钉子所在的位置即是椭圆的两个焦点.图6-1-2（2）椭圆的特点通过以上椭圆的画法，我们会发现，椭圆上任何一点到两焦点的距离之和均等于绳长，即椭圆上任何一点到两个焦点的距离之和都相等.自我反馈自主学习1.地球 地球 太阳

14、太阳2.太阳 椭圆 太阳 太阳 面积 三次方 周期 =k例题评析拓展练习1-1： 1.4510 8 s拓展练习2-1： ABCD演练广场夯实基础1.关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是（ ）A.所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动B.行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处C.离太阳越近的行星的运动周期越长D.所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等2.发现行星运动规律的天文学家是（ ）A.第谷 B.哥白尼 C.牛顿 D.开普勒3.关于开普勒行星运动的公式=k，以下说法中正确的是（ ）A.k是一个与行星有关的常数B.若地球绕太阳运转的轨道半长轴为R，周期为T，月球绕地球运转

15、的半径为R，周期为T，则C.T表示行星运动的自转周期D.T表示行星运动的公转周期4.16世纪，哥白尼根据天文观测的大量资料，经过40多年的天文观测和潜心研究，提出“日心说”的如下四个基本论点，这四个论点目前看存在缺陷的是（ ）A.宇宙的中心是太阳，所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动B.地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星，月球是绕地球做匀速圆周运动的卫星，它绕地球运转的同时还跟地球一起绕太阳运动C.天穹不转动，因为地球每天自西向东自转一周，造成天体每天东升西落的现象D.与日地距离相比，其他恒星离地球都十分遥远，比日地间的距离大得多5.关于行星的运动，以下说法正确的是（ ）A.行星轨道的半长轴越长，自转周期就越大B.行星轨道的半长轴越长，公转周期就越大C.水星的半长轴最短，公转周期最大D.冥王星离太阳“最远”，绕太阳运动的公转周期最长6