1、 万有引力定律被发现后逐渐显示出强大的威力万有引力定律被发现后逐渐显示出强大的威力.利用它只要进行简单计算就可知道太阳、行星等巨大利用它只要进行简单计算就可知道太阳、行星等巨大天体的质量天体的质量,更能预言未知天体的位置和轨道更能预言未知天体的位置和轨道第三章第三章 万有引力及其应用万有引力及其应用一一.解决天体问题的基本思路解决天体问题的基本思路:【理解并记忆【理解并记忆】22MmGMmgGgRR 1 1、物体在天体（如地球）、物体在天体（如地球）时时2 2、行星（或卫星）做匀速圆周运动时、行星（或卫星）做匀速圆周运动时 力近似等于力近似等于 力力向心力由向心力由 力提供力提供物体离地面高度
2、物体离地面高度h时时:22MmGMmgGgRR 22MmGMmgGgRR 22MmGMmgGgRR 表面表面重重万有引万有引万有引万有引=ma向 设地球表面的重力加速度为设地球表面的重力加速度为g，物体，物体在距地心在距地心4R（R是地球半径）处，由于地是地球半径）处，由于地球的引力作用而产生的重力加速度球的引力作用而产生的重力加速度g,则则 g/g 为（为（）A.1 B.1/9 C.1/4 D.1/16D【跟踪练习【跟踪练习1 1】二二.天体天体质量质量和和密度密度估算估算:【自主学习并交流【自主学习并交流】情况情况1:1:222()MmGmrrT 解解:343VR 地球体积地球体积:323
3、3MrVGT R 已知月球绕地球匀速圆周运动的周期为已知月球绕地球匀速圆周运动的周期为T T,月球到地心距离为月球到地心距离为r,地球半径为地球半径为R,试求地球试求地球质量质量M M 和密度和密度?力提供向心力力提供向心力2324 rMGT 343VR 3233MrVGT R 2324 rMGT 万有引万有引(具体数值具体数值)2MmmgGR 2gRMG 已知地球的半径已知地球的半径R 和表面的重力加和表面的重力加速度速度g,求地球的质量求地球的质量M M 和密度和密度？33443MMgVGRR 二二.天体天体质量质量和和密度密度估算估算:【自主学习并交流【自主学习并交流】情况情况2:2:解
4、解:物体在地球表面时物体在地球表面时 力近似等于力近似等于 力力重重万有引万有引2MmmgGR 2gRMG343VR 地球体积地球体积:3233MrVGT R 343VR 已知卫星绕中心天体匀速圆周运动的半已知卫星绕中心天体匀速圆周运动的半径为径为r、周期为、周期为T和中心天体半径为和中心天体半径为R.222()mMGmrrT 已知天体的半径已知天体的半径R和表面的重力加速度和表面的重力加速度g2MmmgGR 2gRMG当卫星绕天体表面运动时当卫星绕天体表面运动时:2324rMGT 3233MrVGT R 23MVGT 二二.天体天体质量质量和和密度密度估算估算:【自主学习并交流【自主学习并交
5、流】万有引力提供向心力万有引力提供向心力:r=R重力等于万有引力重力等于万有引力:结论结论1:1:结论结论2:2:23MVGT 一艘宇宙飞船绕一个不知名的行星一艘宇宙飞船绕一个不知名的行星表表面面飞行，要测定该行星的密度，仅仅只需飞行，要测定该行星的密度，仅仅只需测量（测量（）A A、测量运行周期、测量运行周期 B B、测定环绕半径、测定环绕半径 C C、测定行星的体积、测定行星的体积 D D、测定运行速度、测定运行速度A【跟踪练习【跟踪练习2 2】三三.预测未知天体预测未知天体:【自主阅读【自主阅读】-冥王星、海王星的发现冥王星、海王星的发现自主阅读课本自主阅读课本P52P52页的内容并小组
6、交流页的内容并小组交流【思考【思考】四四.人造卫星和宇宙速度人造卫星和宇宙速度:【自主学习并交流【自主学习并交流】人造卫星是怎样飞上天空的？它为何不掉下来？人造卫星是怎样飞上天空的？它为何不掉下来？牛顿曾设想的人造卫星原理图牛顿曾设想的人造卫星原理图v(速度足够大速度足够大)？四四.人造卫星和宇宙速度人造卫星和宇宙速度:【自主学习并交流【自主学习并交流】22MmvGmrr GMvr在地球表面运行时在地球表面运行时:GMvR 112466.67 105.98 10/6.37 10m s 7.9k/m s 设地球的质量为设地球的质量为M，绕地球匀速圆周运动的卫，绕地球匀速圆周运动的卫星质量为星质量
7、为m,卫星速度为卫星速度为v,它到地心的距离为它到地心的距离为r.【思考【思考】人造卫星绕人造卫星绕地球表面地球表面做匀速圆周运动做匀速圆周运动的速度至少为多大的速度至少为多大?万有引力提供向心力万有引力提供向心力:方法一：方法一：r RGMvr四四.人造卫星和宇宙速度人造卫星和宇宙速度:【自主学习并交流【自主学习并交流】在地球表面运行时在地球表面运行时:设地球的质量为设地球的质量为M，绕地球匀速圆周运动的卫，绕地球匀速圆周运动的卫星质量为星质量为m,卫星速度为卫星速度为v,它到地心的距离为它到地心的距离为r.【思考【思考】人造卫星绕人造卫星绕地球表面地球表面做匀速圆周运动做匀速圆周运动的速度
8、至少为多大的速度至少为多大?重力提供向心力重力提供向心力:方法二：方法二：r R69.8 6.37 10/7.9/vgRm skm s69.8 6.37 10/7.9/vgRm skm s69.8 6.37 10/7.9/vgRm skm s69.8 6.37 10/7.9/vgRm skm s四四.人造卫星和宇宙速度人造卫星和宇宙速度:【自主学习并交流【自主学习并交流】1.1.宇宙速度：宇宙速度：v=7.9km/s第一宇宙速度第一宇宙速度:(环绕速度环绕速度)(地球卫星的地球卫星的最小发射速度最小发射速度或或最大的环绕速度最大的环绕速度)v=11.2km/s第二宇宙速度第二宇宙速度:(脱离速
9、度脱离速度)(卫星卫星脱离地球束缚脱离地球束缚变成小行星的最小发射速度变成小行星的最小发射速度)v=16.7km/s第三宇宙速度第三宇宙速度:(逃逸速度逃逸速度)(卫星卫星脱离太阳束缚脱离太阳束缚的最小发射速度的最小发射速度)7.9km/sv11.2km/s（环绕地球做椭圆轨道运动）（环绕地球做椭圆轨道运动）(成为而围绕太阳运行的人造行星成为而围绕太阳运行的人造行星)11.2km/sv16.7km/sv16.7km/s（飞出太阳系）（飞出太阳系）四四.人造卫星和宇宙速度人造卫星和宇宙速度:【自主学习并交流【自主学习并交流】1 1、宇宙速度：、宇宙速度：四四.人造卫星和宇宙速度人造卫星和宇宙速度
10、:【自主学习并交流【自主学习并交流】2.2.人造卫星的人造卫星的v、T和和a与绕行的半径与绕行的半径r的关系：的关系：22MmvGMGmvrrr223MmGMGmrrr232224()MmrGmrTrTGM (r v)rRh(R为地球半径为地球半径,h为卫星离地面的高度为卫星离地面的高度)【万有引力提供向心力【万有引力提供向心力】22MmvGMGmvrrr223MmGMGmrrr(r )232224()MmrGmrTrTGM (r T T)(r a)注意注意:22MmvGMGmvrrr223MmGMGmrrr232224()MmrGmrTrTGM D1.1.绕地球运行的人造卫星的天线突然折断绕
11、地球运行的人造卫星的天线突然折断,天线将做（天线将做（）A A、自由落体运动、自由落体运动 B B、平抛运动、平抛运动 C C、远离地球飞向太空、远离地球飞向太空 D D、继续和卫星一起沿轨道运转、继续和卫星一起沿轨道运转 【跟踪练习【跟踪练习3 3】B2.2.人造卫星以地心为圆心做匀速圆周运动人造卫星以地心为圆心做匀速圆周运动,下列说法正确的是（下列说法正确的是（）A A、半径越大，速率越大，周期越小、半径越大，速率越大，周期越小 B B、半径越大，速率越小，周期越大、半径越大，速率越小，周期越大 C C、所有卫星的角速度相同，与半径无关、所有卫星的角速度相同，与半径无关 D D、所有卫星的
12、速率均相同，与半径无关、所有卫星的速率均相同，与半径无关【跟踪练习【跟踪练习3 3】3.3.金星的半径是地球的金星的半径是地球的0.950.95倍，质量为地球倍，质量为地球的的0.820.82倍，金星的第一宇宙速度是多大倍，金星的第一宇宙速度是多大?解：解：设地球半径为设地球半径为R1，金星半径为，金星半径为R2=0.95R1，地球质量为地球质量为M1，金星质量，金星质量M2=0.82M1，地球的第，地球的第一宇宙速度为一宇宙速度为v1 1=7.9=7.9km/skm/s 则则:1110 0820 0821 951 95.GMvR 0 0827 97 31 95././.km skm s【跟踪
13、练习【跟踪练习3 3】21112111M mGMvGmvRRR221222222M mvGMGmvRRR1110 0820 0821 951 95.GMvR 我们能否发射一颗周期为我们能否发射一颗周期为50min的卫星的卫星?不能不能!122 314 6400508768579.min.RTsv 4 4、地球表面的近地卫星的运行周期是多少、地球表面的近地卫星的运行周期是多少?【跟踪练习【跟踪练习3 3】122 314 6400508768579.min.RTsv 五五.同步卫星同步卫星:【自主阅读【自主阅读P54页并交流页并交流】-与地球相对静止的人造卫星与地球相对静止的人造卫星定定:“5“5
14、个确个确定定”定定:定定:定定:定定:定周期定周期-与地球自转周期相同与地球自转周期相同(T=24h)定轨道平面定轨道平面-只能在只能在赤道平面赤道平面上运行上运行定高度定高度-离地面高度离地面高度h h为定值为定值(h)定速度定速度-线速度线速度v为定值为定值(v 3.1km/s)定角速度定角速度-角速度角速度为定值为定值1.1.为了同步卫星之间不互相干扰，大约为了同步卫星之间不互相干扰，大约3 3左右才能放置左右才能放置1 1颗，这样地球的同步卫星颗，这样地球的同步卫星只能有只能有120120颗。可见，空间位置也是一种颗。可见，空间位置也是一种资源。资源。五五.同步卫星同步卫星:【自主阅读
15、【自主阅读P54页并交流页并交流】2.2.同步卫星主要同步卫星主要用于通讯。要实用于通讯。要实现全球通讯，只现全球通讯，只需三颗同步卫星需三颗同步卫星即可。即可。【说明【说明】1.1.关于第一宇宙速度关于第一宇宙速度,说法正确的是说法正确的是(）A.A.它是人造卫星绕地球飞行的最小速度它是人造卫星绕地球飞行的最小速度B.B.它是近地圆周轨道上人造卫星的运行速度它是近地圆周轨道上人造卫星的运行速度C.C.它是卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的它是卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的 速度速度D.D.它又叫环绕速度它又叫环绕速度,即绕地球做圆轨道运行的即绕地球做圆轨道运行的 卫星的速度都是第一宇宙速度卫星的速度都是第一宇宙速度B【跟踪练习【跟踪练习4 4】2.2.关于地球同步卫星关于地球同步卫星,下列下列不正确不正确的是的是()()A.A.它一定在赤道上空运行它一定在赤道上空运行 B.B.各国发射的这种卫星轨道半径都一样各国发射的这种卫星轨道半径都一样 C.C.它运行的线速度一定小于第一宇宙速度它运行的线速度一定小于第一宇宙速度 D.D.它运行的线速度介于第一和第二宇宙速它运行的线速度介于第一和第二宇宙速 度之间度之间D【跟踪练习【跟踪练习4 4】课堂练习课堂练习 课本课本P54-55P54-55页页 1 1、4 4、5 5小题小题用作业本抄题完成用作业本抄题完成
