鲁科版必修二-52-万有引力定律的应用-课件.ppt

1、5.2 万有引力定律的应用万有引力定律的应用如何利用万有引力定律计算天体的质量和天体的密度？如何利用万有引力定律计算天体的质量和天体的密度？v宇宙间一切物体都是相互吸引着的，通常两个物体间的万有引力非常微小，但在天体系统中，由于天体的质量均很大，万有引力就起着决定性的作用。v此作用集中体现在如下两此作用集中体现在如下两个方面：个方面：将物体在星球表面所受到的万有引力近似看作等于物体的重力。星球表面的加速度近似看作是由万有引力产生的。22MmmgGRMgGR 天体运动视为匀速圆周运动，万有引力起着向心力的作用。222mrrvmrMmG1、求中心天体的质量。、求中心天体的质量。以月球绕地球转为例：

2、以月球绕地球转为例：对月球：对月球：2324GTrM一、求天体的质量一、求天体的质量rTmrmMG2224对地面上的物体对地面上的物体m：2、求天体的质量。、求天体的质量。mgRMmG2所以所以GgRM2地球地球月球月球r rMmT：月球绕地球的周期。：月球绕地球的周期。中心天体的质量：中心天体的质量：R RM Mm m地球地球2324GTrM又又334RMVM因为因为当当r=R时：时：23GT二、求天体的密度二、求天体的密度.地球地球月球月球r rMmT：月球绕地球转的周期。：月球绕地球转的周期。R:地球的半径。地球的半径。中心天体的密度：中心天体的密度：3233RGTr三、人造地球卫星的规

3、律三、人造地球卫星的规律.1 1、基本规律：、基本规律：marmrTmrvmrGMm2222)2(对卫星：对卫星：rGMv GMrT323rGM2rGMa 所以所以结论：结论：当当r r增加时：增加时：v v 减小，减小，T T增加，增加，a a减小，减小，减小。减小。地球r rMmV V卫星12V2V1地球2 2、特殊卫星：、特殊卫星：（1 1）近地卫星）近地卫星 所有地球卫星运行速度小于所有地球卫星运行速度小于7.9km/s7.9km/s、周期大于、周期大于1.41.4小时。小时。RTmRvmmgRGMm222)2(近地卫星地球RM Mm mV Vg：地球表面的重力加速度skmgRV9.7

4、104.68.96小时4.18.9104.614.3226gRT对卫星：对卫星：所以所以三、人造地球卫星的规律三、人造地球卫星的规律.（2 2）同步卫星（通信卫星）同步卫星（通信卫星）小时（243)2GMhRT所以 h3.6X104 Km（是定值）mahRTmhRmhRvmhRGMm)()2()()(2222周期周期T T是定值是定值.即：轨道半径即：轨道半径r r（高度（高度h h）是定值）是定值.所以同步卫星地球R Rh hM Mm mV V对卫星：对卫星：2 2、特殊卫星、特殊卫星（1 1）近地卫星）近地卫星三、人造地球卫星的规律三、人造地球卫星的规律.同步卫星的同步卫星的 r r、h

5、h、T T、V V、都是定值。都是定值。a（2 2）同步卫星（通信卫星）同步卫星（通信卫星）同步卫星地球R Rh hM Mm mV V2 2、特殊卫星、特殊卫星（1 1）近地卫星）近地卫星三、人造地球卫星的规律三、人造地球卫星的规律.同步卫星在赤道正上方（因为同步卫星相对地面某点的同步卫星在赤道正上方（因为同步卫星相对地面某点的同步卫星的同步卫星的 r r、h h、T T、V V、都是定值。都是定值。a位置保持不变），所以轨道平面与赤道重合。位置保持不变），所以轨道平面与赤道重合。发射发射3 3颗颗等距分布的通信卫星几乎可以实现全球通信。等距分布的通信卫星几乎可以实现全球通信。第第9999页页

6、1 1、卫星的轨道中心一定在地球的中心。、卫星的轨道中心一定在地球的中心。3 3、卫星的轨道不可能、卫星的轨道不可能始终始终与某一经度线在同一平面上。与某一经度线在同一平面上。2 2、卫星的轨道不可能与某一纬度线（赤道除外）在同一平面上。、卫星的轨道不可能与某一纬度线（赤道除外）在同一平面上。说明：说明：四、卫星的发射原理四、卫星的发射原理.书本：第书本：第9696页页五、三大宇宙速度（发射速度）五、三大宇宙速度（发射速度）.1 1、第一宇宙速度（环绕速度；发射卫星的最小速度）、第一宇宙速度（环绕速度；发射卫星的最小速度）地球RM Mm mV V1 1g：地球表面的重力加速度（1 1）推导：）

7、推导：RvmRGMm212对卫星：对卫星：skmgRV9.7104.68.961所以所以skmRGMV9.7104.61089.51067.6624111所以所以方法方法1 1：方法方法2 2：Rvmmg21对卫星：对卫星：区别：卫星的运行速度和发射速度。区别：卫星的运行速度和发射速度。（2 2）第一宇宙速度的物理意义：）第一宇宙速度的物理意义：1 1、第一宇宙速度（环绕速度）：、第一宇宙速度（环绕速度）：近地卫星的正常运行速度。近地卫星的正常运行速度。发射卫星的最小速度。发射卫星的最小速度。说明：发射高度越高（轨道半径越大）的卫星，其发射速度越大。说明：发射高度越高（轨道半径越大）的卫星，其

8、发射速度越大。五、三大宇宙速度（发射速度）五、三大宇宙速度（发射速度）.V V1 1=7.9km/s=7.9km/s1 1、第一宇宙速度（环绕速度）：、第一宇宙速度（环绕速度）：V V1 1=7.9km/s=7.9km/s五、三大宇宙速度（发射速度）五、三大宇宙速度（发射速度）.2 2、第二宇宙速度（脱离速度）、第二宇宙速度（脱离速度）:V:V2 2=11.2km/s=11.2km/s3 3、第三宇宙速度（逃逸速度）、第三宇宙速度（逃逸速度）:V:V3 3=16.7km/s=16.7km/s物理意义：第物理意义：第9797页页六、黄金替换：六、黄金替换：GM=gRGM=gR2 2R RM Mm

9、 m地球地球对地面上的物体对地面上的物体m：mgRMmG2所以所以2gRGM 物理意义：第物理意义：第9797页页七、预测未知天体七、预测未知天体.书本：第书本：第9999页页练习：练习：土星周围有美丽壮观的土星周围有美丽壮观的“光环光环”，组成环的颗粒是大小不，组成环的颗粒是大小不等、线度从等、线度从1m到到10m的岩石、尘埃，类似于卫星，它们与土的岩石、尘埃，类似于卫星，它们与土星中心的距离从星中心的距离从7.3104km延伸到延伸到1.4105km。已知环的外。已知环的外缘颗粒绕土星做圆周运动的周期约为缘颗粒绕土星做圆周运动的周期约为14h，引力常量为，引力常量为6.6710-11Nm/

10、kg2，则土星的质量约为（估算时不考虑环中，则土星的质量约为（估算时不考虑环中颗粒间的相互作用）：颗粒间的相互作用）：()A、9.01016kg；B、6.41017kg；C、9.01023kg；D、6.41026kg。rTmrMmG22)2(kg26104.6106.34.167.6104.14)36004.1(1067.6)104.1(14.34522253211382解：解：2324GTrM所以所以对外缘颗粒有对外缘颗粒有练习：练习：土星周围有美丽壮观的“光环”，组成环的颗粒是大小不等、线度从1m到10m的岩石、尘埃，类似于卫星，它们与土星中心的距离从7.3104km延伸到1.4105km。已知环的外缘颗粒绕土星做圆周运动的周期约为14h，引力常量为6.6710-11Nm/kg2，则土星的质量约为（估算时不考虑环中颗粒间的相互作用）：()A、9.01016kg；B、6.41017kg；C、9.01023kg；D、6.41026kg。D