1、知识结构知识结构开普勒定律万有引力定律万有引力定律牛顿运动定律应用测定天体的质量发现未知天体卫星与宇宙速度地心说和日心说地心说和日心说 地心说认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮及其它行星都绕地球运动；日心说认为太阳是静止不动的，地球及其它行星都绕着太阳运动。日心说是形成新的世界观的基础，是对宗教的挑战。开普勒第一定律开普勒第一定律 （几何定律）（几何定律）所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。*开普勒第二定律开普勒第二定律 （面积定律）（面积定律）对于每一个行星而言，太阳和行星的联线在相等的时间内扫过相等的面积。开普勒第三定律开普勒第三定律 （周期定律
2、）（周期定律）所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。a开普勒定律回顾开普勒定律回顾kTa23万有引力定律 自然界中任何两个物体都是互相吸引的,引力的大小跟这两个物体的质量成正比,跟它们的距离的二次方成反比。2rmmGF G为常量,叫做引力常量,适用于任何两个物体。G在数值上等于质量都是1kg的两物体相距1m时的相互作用力。两物体之间的距离，对于相距很远而可以看作质点的物理，是指两个质点的距离；对于均匀的球体，指的是两个球心的距离。kgmNG/.1067259.6211kgmNG/.1067.6211引力常量及其测定引力常量及其测定 G的值最初是由英国物理学家卡文迪许用扭
3、秤装置准确测定的。G的测定不仅用实验证实了万有引力的存在，同时也使万有引力定律有了实用价值。17世纪自然科学最伟大的成果之一，第一次揭示 了自然界中的一种基本相互作用的规律，在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。在文化发展史上的重大意义：使人们建立了有能 力理解天地间的各种事物的信心，解放了人们的思想，在科学文化的发展史上起了积极的推动作用。万有引力定律的意义万有引力定律的意义万有引力定律的应用万有引力定律的应用 基本方法：把天体（或人造卫星）的运动看成是匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供 rfmrTmrmrvmrMmG2222222公式：1、测定天体的质量2、发现未知天体据万有引力定
4、律，地面物体所受的重力与地球对月球运行所提供的向心力是同种性质的力，据此推断月球绕地球做圆周运动的向心加速度（a）与地面重力加速度（g）的关系。即：求 a/g(已知地月距离r=60R)练习1求距离地面H高处，重力加速度a是地面重力加速度g的几倍？练习2练习4证明：若天体的卫星环绕天体表面运动，则天体密度为 23GT地球和月球中心的距离大约是4108m，估算地球质量（结果保留一位有效数字）练习3人造卫星人造卫星1、计算和比较卫星运行的速度和周期(1)由 得:rvmrMm22rGM(2)由 得：2rMm3rGM(3)由G 得：224TmrGMr32、地球同步卫星2rMm需的最小发射速度是卫星挣脱太
5、阳束缚所也叫逃逸速度第三宇宙速度的最小发射速度卫星挣脱太阳束缚所需也叫脱离速度第二宇宙速度发射速度是人造卫星所需的最小大环绕速度它是人造地球卫星的最也叫环绕速度大小第一宇宙速度./2.11./2.11./9.7221skmvskmvskmv宇宙速度练习1 如图所示，a、b、c是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，a、b质量相同，且小于c的质量，则（）b所需向心力最小b、c周期相等，且大于a周期b、c向心加速度相等，且大于a的向心加速度b、c线速度相等，且小于a的线速度练习2练习3 人造地球卫星在地面附近绕地球做圆形轨道运行时，速度为v0，如果将它发射至半径为2倍的地球半径的高空圆轨道
6、，那么它的运行速度为多少？某国家报纸报道：该国发射了一颗周期是80分钟的人造地球卫星。请你判断该新闻的正确性。练习4练习5 宇航员在某一星球上以速度v0竖直上抛物体，经落回手中已知地球的半径为，星球的半径是地球半径的一半那么，至少要用多大的速度沿星球表面抛出物体，它才不再落回星球表面 近地卫星线速度为7.9km/s，已知月球质量是地球质量的1/18，球半径是月球半径的3.8倍，求在月球上发射“近月卫星”的环绕速度约为多少？根据下列已知条件分别求同步卫星离地面的高度（1）地球质量为，半径为，自转角速度为；（2）设地球表面重力加速度为g，半径为，自转周期为T。练习6*练习7 在天体运动中，将两颗彼此相距较近的行星称为双星。它们在相互的万有引力作用下间距保持不变，并沿半径不同的同心圆轨道做匀速圆周运动。如果双星间距为L，质量分别为M1和M2，试计算：（1）双星的轨道半径；（2）双星的运行周期；（3）双星的线速度。
