萬有引力定律課件

1、古代人們對天體運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識（地心說和日心說）古代人們對天體運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識（地心說和日心說） 古代人們對天體運(yùn)動(dòng)存在哪些看法？古代人們對天體運(yùn)動(dòng)存在哪些看法？ 什么是什么是“地心說地心說”，什么是，什么是“日心說日心說”？ “地心說地心說”為什么能占領(lǐng)較長的統(tǒng)治時(shí)間？為什么能占領(lǐng)較長的統(tǒng)治時(shí)間？ “日心說日心說”為什么能戰(zhàn)勝為什么能戰(zhàn)勝“地心說地心說”？ “日心說日心說”的觀點(diǎn)是否正確的觀點(diǎn)是否正確? 1、天體運(yùn)動(dòng)、天體運(yùn)動(dòng) 一地心說和日心說一地心說和日心說 1、地心說、地心說 符合日常經(jīng)驗(yàn)符合日常經(jīng)驗(yàn) 符合宗教信仰符合宗教信仰 托勒密托勒密 （90年年168年）年） 托勒密天體模型托勒密天體模型 描

2、述復(fù)雜、問題多描述復(fù)雜、問題多 2.日心說日心說 隨著天文觀測不斷隨著天文觀測不斷 進(jìn)步，進(jìn)步，“地心說地心說”暴露暴露 出許多問題。逐漸被波出許多問題。逐漸被波 蘭天文學(xué)家蘭天文學(xué)家哥白尼哥白尼提出提出 的的“日心說日心說”所取代。所取代。 波蘭天文學(xué)家哥白波蘭天文學(xué)家哥白 尼經(jīng)過近四年的觀測和尼經(jīng)過近四年的觀測和 計(jì)算，于計(jì)算，于1543年出版年出版 了了“天體運(yùn)行論天體運(yùn)行論”正式正式 提出提出“日心說日心說”。 “日日 心說心說”認(rèn)為，認(rèn)為，太陽不動(dòng)，太陽不動(dòng)， 處于宇宙的中心，地球處于宇宙的中心，地球 和其它行星公轉(zhuǎn)還同時(shí)和其它行星公轉(zhuǎn)還同時(shí) 自轉(zhuǎn)。自轉(zhuǎn)。 哥白尼的日心說哥白尼的日心

3、說 由于宣揚(yáng)哥白尼的由于宣揚(yáng)哥白尼的 日心說，日心說，1600年年2月月17 日，布魯諾被羅馬教廷日，布魯諾被羅馬教廷 以以“頑固異端分子頑固異端分子”的的 罪名燒死在羅馬的鮮花罪名燒死在羅馬的鮮花 廣場廣場. 1633年年6月月22日，日， 伽利略被宗教裁判所審伽利略被宗教裁判所審 判，并被判處終身監(jiān)判，并被判處終身監(jiān) 禁直到禁直到1979年年11月月11 日，教皇約翰日，教皇約翰保羅二世保羅二世 才決定為伽利略平反，才決定為伽利略平反， 為他恢復(fù)名譽(yù)為他恢復(fù)名譽(yù) 二、開普勒行星運(yùn)動(dòng)三定律二、開普勒行星運(yùn)動(dòng)三定律 古人認(rèn)為天體做什么運(yùn)動(dòng)？古人認(rèn)為天體做什么運(yùn)動(dòng)？ 開普勒的導(dǎo)師是誰？他認(rèn)為天體

4、做什么樣的運(yùn)動(dòng)？開普勒的導(dǎo)師是誰？他認(rèn)為天體做什么樣的運(yùn)動(dòng)？ 開普勒開始認(rèn)為天體做何運(yùn)動(dòng)？后來為什么對這種開普勒開始認(rèn)為天體做何運(yùn)動(dòng)？后來為什么對這種 觀點(diǎn)產(chǎn)生了懷疑？觀點(diǎn)產(chǎn)生了懷疑？ 開普勒是怎樣總結(jié)出行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的？開普勒是怎樣總結(jié)出行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的？ 20年行星觀測年行星觀測 “天空立法者天空立法者”開普開普 勒（德國）勒（德國） 第 谷（丹麥） 1、開普勒行星第一定律（橢圓軌道定律）、開普勒行星第一定律（橢圓軌道定律） 所有的行星圍繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在所有的行星圍繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在 所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上 橢圓是動(dòng)點(diǎn)橢圓是動(dòng)點(diǎn)M M到兩定點(diǎn)

5、到兩定點(diǎn)F F1 1、F F2 2距距 離和一定的軌跡離和一定的軌跡 a b F1F2 R M a ：短軸：短軸b ：長軸：長軸 F ：焦點(diǎn)：焦點(diǎn) R ：長半軸：長半軸 2開普勒行星第二定律開普勒行星第二定律 相等時(shí)間內(nèi)，行星與太陽連線掃過的面積相相等時(shí)間內(nèi)，行星與太陽連線掃過的面積相 等等 行星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的速度是變化的，近日點(diǎn)速行星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的速度是變化的，近日點(diǎn)速 度最大，遠(yuǎn)日點(diǎn)速度最小度最大，遠(yuǎn)日點(diǎn)速度最小 3開普勒行星第三定律開普勒行星第三定律 k T R 2 3 k: 跟中央天體質(zhì)量相關(guān)的常量，跟中央天體質(zhì)量相關(guān)的常量，而與環(huán)繞天體無關(guān)而與環(huán)繞天體無關(guān) R: 行星公轉(zhuǎn)軌道

6、半長軸行星公轉(zhuǎn)軌道半長軸 T: 行星公轉(zhuǎn)周期行星公轉(zhuǎn)周期 所有行星的軌道的半長軸所有行星的軌道的半長軸 的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二 次方的比值都相等次方的比值都相等. 說明：該定律也適用于衛(wèi)星，此時(shí)說明：該定律也適用于衛(wèi)星，此時(shí)K由行星質(zhì)量決定由行星質(zhì)量決定 行星行星半長軸半長軸 (x106km) 公轉(zhuǎn)周期公轉(zhuǎn)周期(天天)K值值 水星水星5787.97 3.361018 金星金星108225 3.351018 地球地球149365 3.311018 火星火星228687 3.361018 木星木星7784333 土星土星142610759 天王星天王星286930686 海王

7、星海王星449560188 同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星0.04241 月球月球0.384427.322 三、九大行星的運(yùn)動(dòng)特征 共面性共面性-九大行星繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道平面，幾乎在同一平面上九大行星繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道平面，幾乎在同一平面上 同向性同向性-九大行星公轉(zhuǎn)方向相同九大行星公轉(zhuǎn)方向相同 近圓性近圓性-九大行星公轉(zhuǎn)軌道跟圓相當(dāng)接近九大行星公轉(zhuǎn)軌道跟圓相當(dāng)接近 自轉(zhuǎn)性自轉(zhuǎn)性-九大行星公轉(zhuǎn)的同時(shí)還自轉(zhuǎn)，除金星自轉(zhuǎn)方向與公轉(zhuǎn)方九大行星公轉(zhuǎn)的同時(shí)還自轉(zhuǎn)，除金星自轉(zhuǎn)方向與公轉(zhuǎn)方 向相反外，其余行星的自轉(zhuǎn)方向與公轉(zhuǎn)方向相同向相反外，其余行星的自轉(zhuǎn)方向與公轉(zhuǎn)方向相同 1、關(guān)于行星的運(yùn)動(dòng)，以下說法正確的是（、關(guān)于行星

8、的運(yùn)動(dòng)，以下說法正確的是（ ） A、行星軌道的半長軸越長，自轉(zhuǎn)周期就越長、行星軌道的半長軸越長，自轉(zhuǎn)周期就越長 B、行星軌道的半長軸越長，公轉(zhuǎn)周期就越長、行星軌道的半長軸越長，公轉(zhuǎn)周期就越長 C、水星的半長軸最短，公轉(zhuǎn)周期最大、水星的半長軸最短，公轉(zhuǎn)周期最大 D、冥王星離太陽、冥王星離太陽“最遠(yuǎn)最遠(yuǎn)”,繞太陽運(yùn)動(dòng)的公轉(zhuǎn)周期最長繞太陽運(yùn)動(dòng)的公轉(zhuǎn)周期最長 3. 月球環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑約為地球半徑的月球環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑約為地球半徑的60 倍，運(yùn)倍，運(yùn) 行周期約為行周期約為27天運(yùn)用開普勒定律計(jì)算：在赤道平面內(nèi)離地面天運(yùn)用開普勒定律計(jì)算：在赤道平面內(nèi)離地面 多高處的人造地球衛(wèi)星可以隨地球一起

9、轉(zhuǎn)動(dòng)，就像停留在天空多高處的人造地球衛(wèi)星可以隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng)，就像停留在天空 中不動(dòng)一樣？中不動(dòng)一樣？(6.67R地 地=3.6 107m) 4.飛船沿半徑為飛船沿半徑為r的圓周繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，其周期為的圓周繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，其周期為T，如圖所示，如圖所示， 如果飛船要返回地面，可在軌道上某一點(diǎn)如果飛船要返回地面，可在軌道上某一點(diǎn)A處將速率降低到處將速率降低到 適當(dāng)值，從而使飛船沿著以地心為焦點(diǎn)的橢圓軌道運(yùn)行，橢適當(dāng)值，從而使飛船沿著以地心為焦點(diǎn)的橢圓軌道運(yùn)行，橢 圓與地球表面在圓與地球表面在B點(diǎn)相切，已知地球半徑為點(diǎn)相切，已知地球半徑為R，求飛船由，求飛船由A點(diǎn)點(diǎn) 運(yùn)動(dòng)到運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所需的時(shí)間點(diǎn)所需的時(shí)間

10、 二、萬有引力定律二、萬有引力定律 1、人類對行星運(yùn)動(dòng)原因的認(rèn)識過程、人類對行星運(yùn)動(dòng)原因的認(rèn)識過程 1.伽利略伽利略:一切物體都有合并的趨勢，這種趨勢導(dǎo)致物體做圓周運(yùn)動(dòng)。 2.開普勒開普勒:受到了來自太陽的類似于磁力的作用。 3.笛卡兒笛卡兒:在行星的周圍有旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)(以太）作用在行星上，使得行星繞 太陽運(yùn)動(dòng)。 牛頓牛頓:如果太陽和行星間的引力與距離的二次方成反比，則行星的軌跡是 橢圓.并且闡述了普遍意義下的萬有引力定律。 2、萬有引力定律的推導(dǎo) 太陽對行星的引力： 據(jù)開普勒第三定律： 可得： 即 據(jù)牛頓第三定律有： 因此有： 寫成等式有： （平方反比侓） rmF T 2 2 4 K T r

11、2 3 r m KF 2 2 4 r m F 2 MF r Mm F 2 r Mm GF 2 r m M 3、牛頓引力思想的發(fā)展、牛頓引力思想的發(fā)展 太陽對行星的引力太陽對行星的引力 行星對衛(wèi)星的行星對衛(wèi)星的 引力引力 地球上物體受到的重力地球上物體受到的重力 自然界任意兩物體間都存在引力自然界任意兩物體間都存在引力 牛頓的：牛頓的：“月月地地”檢驗(yàn)檢驗(yàn) 比較 聯(lián)想 推廣 牛頓牛頓“月月地地”檢驗(yàn)檢驗(yàn) 原理： r Mm GF 2 F1 g F2 a M rr M Ga 22 1 因?yàn)橐驗(yàn)閞月地 月地= 60r地地 a= (r地 地/ r月地月地)2g =(1/3600) 9.8(m/s2) =

12、2.710-3 (m/s2) . 觀測觀測: a= (2/T) 2r月地 月地 =. =2.7 10-3 (m/s2) . r R g a 2 2 月地 地 4、萬有引力定律、萬有引力定律 （1）內(nèi)容：）內(nèi)容： （2）表達(dá)式：）表達(dá)式： 說明：說明： 是自然界中一種基本相互作用（普遍性是自然界中一種基本相互作用（普遍性）（由于物體有質(zhì)量而產(chǎn)生）（由于物體有質(zhì)量而產(chǎn)生） 通常物體間不考慮；天體系中起決定作用（宏觀性）通常物體間不考慮；天體系中起決定作用（宏觀性） 公式適用條件：質(zhì)點(diǎn)間（條件性公式適用條件：質(zhì)點(diǎn)間（條件性）（均勻球體：）（均勻球體：r為球心間的距離）為球心間的距離） 作用服從牛頓第

13、三定律（相互性）作用服從牛頓第三定律（相互性） r mm GF 2 21 2211 kg/mN1067. 6 GG(引力常量引力常量)： （3）意義：）意義： 萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)，是萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)，是17世紀(jì)自然科學(xué)最偉大世紀(jì)自然科學(xué)最偉大 的成果之一。它把地面上物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和的成果之一。它把地面上物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和天體天體運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)的 規(guī)律統(tǒng)一了起來，解放了人們的思想。它第一次解釋了規(guī)律統(tǒng)一了起來，解放了人們的思想。它第一次解釋了 （自然界中四種相互作用之一）一種（自然界中四種相互作用之一）一種基本相互作用基本相互作用的規(guī)的規(guī) 律，在人類認(rèn)識自然的歷史上樹立了一座里程碑。律，在人類認(rèn)識自

14、然的歷史上樹立了一座里程碑。 2. 設(shè)想把質(zhì)量為某設(shè)想把質(zhì)量為某m的物體放到地球的中心，地球質(zhì)量為的物體放到地球的中心，地球質(zhì)量為M, 半徑為半徑為R，則物體與地球間的萬有引力是，則物體與地球間的萬有引力是( ) A、0 B CGMmR2 D無法確定無法確定 M m 3、下列事例中，萬有引力起著決定作用的是（、下列事例中，萬有引力起著決定作用的是（ ） A、月亮總是在不停地繞地球旋轉(zhuǎn)、月亮總是在不停地繞地球旋轉(zhuǎn) B、地球周圍包圍的大氣層，不好發(fā)散到天空中去、地球周圍包圍的大氣層，不好發(fā)散到天空中去 C、上百萬顆恒星聚在一起形成銀河系的球狀星團(tuán)、上百萬顆恒星聚在一起形成銀河系的球狀星團(tuán) D、把許

15、多碎鉛塊壓緊，成為一整塊鉛、把許多碎鉛塊壓緊，成為一整塊鉛 思考：思考：“我們說蘋果落到地球上，而不說地球向上我們說蘋果落到地球上，而不說地球向上 碰到蘋果，原因在于地球的質(zhì)量比蘋果的質(zhì)量大得碰到蘋果，原因在于地球的質(zhì)量比蘋果的質(zhì)量大得 多，它對蘋果的引力比蘋果對它的引力大得多多，它對蘋果的引力比蘋果對它的引力大得多”。 這種說法正確嗎？這種說法正確嗎？ 太陽質(zhì)量太陽質(zhì)量M=2.01030kg,地球質(zhì)量地球質(zhì)量m= 6.01024kg, 太陽與地球相距太陽與地球相距r =1.5 1011m, 試求太陽與地球間的試求太陽與地球間的 萬有引力有多大萬有引力有多大? M m r 3.561022N，

16、作用在直徑是9000km的鋼柱上，可以把它拉斷 5、萬有引力常量、萬有引力常量 單位： 22 /kgmN 大小： 2211 /1067.6kgmNG 卡文迪許卡文迪許 牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律100多多 年后，由英國物理學(xué)家卡文迪許年后，由英國物理學(xué)家卡文迪許 測出測出 引力常量為什么難以測量？引力常量為什么難以測量？ 卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn) （1）裝置：）裝置： （2）原理：力矩平衡（平衡時(shí)，扭轉(zhuǎn)力矩）原理：力矩平衡（平衡時(shí)，扭轉(zhuǎn)力矩=引力力矩）引力力矩） （3）巧妙：兩次放大）巧妙：兩次放大 力的作用效果放大力的作用效果放大-力偶矩力偶矩 轉(zhuǎn)角的光放大轉(zhuǎn)角的光放大

17、 L1L2 L3 （4）引力常量測定的意義）引力常量測定的意義 證明了萬有引力的存在，證明了萬有引力的存在，使萬有引力定律有了真正的使萬有引力定律有了真正的 實(shí)用實(shí)用價(jià)值價(jià)值 開創(chuàng)了開創(chuàng)了微小量微小量測量的先河，使科學(xué)放大思想得到了推測量的先河，使科學(xué)放大思想得到了推 廣廣 卡文迪許被人們稱為卡文迪許被人們稱為“能稱出地球質(zhì)量的人能稱出地球質(zhì)量的人” G g Mmg Mm G R R 2 2 6、重力與萬有引力的關(guān)系、重力與萬有引力的關(guān)系 （1）地球表面上）地球表面上（要受地球自轉(zhuǎn)影響）（要受地球自轉(zhuǎn)影響） RmNF 2 在赤道在赤道 NG 很小 FG （ 誤差不超過4： a向=0.034m/

18、s2 g=9.78m/s2） 在兩極：在兩極：F向 向=0 其它位置：其它位置： FFNG 2 說明：說明： 不同緯度不同緯度g不同，但差異很小不同，但差異很小 自轉(zhuǎn)很快的星球，重力差異不能忽略自轉(zhuǎn)很快的星球，重力差異不能忽略 若地球轉(zhuǎn)速加快，當(dāng)若地球轉(zhuǎn)速加快，當(dāng)T=1.4h時(shí)，赤道上時(shí)，赤道上G=0 (F=F向 向） ） FNG （2）在高空在高空 ) 22 (hR GMGM r g r r g r 2 1 即 )( 2 2 hR R g g r （不受地球自轉(zhuǎn)影響）（不受地球自轉(zhuǎn)影響） 對衛(wèi)星：對衛(wèi)星： F g mF h 向 完全失重） 向 ( g a h )(增加而減?。褐亓铀俣入S高度

19、的g r h m M g r r m Mm G 2 R h 1、設(shè)地球表面重力加速度為設(shè)地球表面重力加速度為g0，物體在距離地心，物體在距離地心 4R(R是地球的半徑是地球的半徑)處，由于地球的作用而產(chǎn)生的加處，由于地球的作用而產(chǎn)生的加 速度為速度為g，則，則gg0為為( ) 2、某物體在地面上受到的重力為某物體在地面上受到的重力為160 N，將它置于宇，將它置于宇 宙飛船中，當(dāng)宇宙飛船以宙飛船中，當(dāng)宇宙飛船以a=g/2的加速度加速上升時(shí)，的加速度加速上升時(shí)， 在某高度處物體對飛船中支持面的壓力為在某高度處物體對飛船中支持面的壓力為90 N試求試求 此時(shí)宇宙飛船離地面的距離是多少此時(shí)宇宙飛船離

20、地面的距離是多少(已知地球半徑已知地球半徑 R=6.4103 km, g取取10 m/s2) 3、萬有引力定律的、萬有引力定律的 應(yīng)用應(yīng)用 1、應(yīng)用的兩條思路、應(yīng)用的兩條思路 （1）萬有引力提供向心力：）萬有引力提供向心力：F引 引=F向向 （2）萬有引力產(chǎn)生重力：）萬有引力產(chǎn)生重力：F引 引=mgr (g與 與r有有 關(guān)關(guān)) rmrm r m Mm G Tr 2 2 2 2 2 4 2、天體質(zhì)量和密度的計(jì)算、天體質(zhì)量和密度的計(jì)算 M：中心天體的質(zhì)量：中心天體的質(zhì)量 m：環(huán)繞天體的質(zhì)量：環(huán)繞天體的質(zhì)量 R：天體半徑：天體半徑 r：軌道半徑（軌道平面必過中心天體的球心）：軌道半徑（軌道平面必過中

21、心天體的球心） M m r 方法一：（方法一：（F引 引=F向向） ） 方法二：（方法二：（F引 引=mg） ） T r Tr G Mrm Mm G 2 32 2 2 2 44 TRT r GG V M Rr 232 3 33 ）近地衛(wèi)星（ G g Mmg Mm G R R 2 2 GR g V M 4 3 說明：只能計(jì)算中心天體的說明：只能計(jì)算中心天體的M和和，不能求環(huán)繞天體的，不能求環(huán)繞天體的 思考： 如何求太陽和地球的質(zhì)量？如何求太陽和地球的質(zhì)量？ 3、衛(wèi)星的、衛(wèi)星的、T與與r的關(guān)系的關(guān)系 （1）由）由 得得 （r越大，越大，a越?。┰叫。?（2）由）由 得得 （r越大，越大，越小）越小

22、） （3）由）由 得得 （r越大，越大，越?。┰叫。?（4）由）由 得得 (r越大，越大，T越大越大) ma Mm G r 2 r GM a 2 r m Mm G r 2 2 r GM rm Mm G r 2 2 r GM 3 rm Mm G Tr 2 2 2 4 GM T r 3 2 恒量）( 4 22 3 K GM T r 說明：說明：對同一中心天體的衛(wèi)星對同一中心天體的衛(wèi)星 r同，同，、T相同相同 r大，大，小、小、小、小、小、小、T大大 4、重力加速度、重力加速度 星球表面星球表面： 離表面h高處： 說明：g可以把天體運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)、豎直上拋運(yùn)動(dòng)、平 拋運(yùn)動(dòng)等與g有關(guān)的運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來

23、 決定）和由RM GM gmg Mm G RR ( 22 “黃金代換式” R gGM 2 )( 222 hRr gg r GMGM m Mm G rr 4、預(yù)言彗星回歸、預(yù)言新天體、預(yù)言彗星回歸、預(yù)言新天體 1、關(guān)于人造地球衛(wèi)星與宇宙飛船的下列說法中，正確的是、關(guān)于人造地球衛(wèi)星與宇宙飛船的下列說法中，正確的是 （ AB ） A、如果知道人造地球衛(wèi)星的軌道半徑和它的周期，再利用萬、如果知道人造地球衛(wèi)星的軌道半徑和它的周期，再利用萬 有引力恒量，就可算出地球的質(zhì)量有引力恒量，就可算出地球的質(zhì)量 B、兩顆人造地球衛(wèi)星，只要它們的繞行速率相等，不管它們、兩顆人造地球衛(wèi)星，只要它們的繞行速率相等，不管它

24、們 的質(zhì)量形狀差別有多大，它們的繞行半徑和繞行周期就一定的質(zhì)量形狀差別有多大，它們的繞行半徑和繞行周期就一定 是相同的是相同的 C、原來在同一軌道上沿同一方向繞行的人造地球衛(wèi)星一前一、原來在同一軌道上沿同一方向繞行的人造地球衛(wèi)星一前一 后，若要后一衛(wèi)星追上前一衛(wèi)星并發(fā)生碰撞，只要將后者速后，若要后一衛(wèi)星追上前一衛(wèi)星并發(fā)生碰撞，只要將后者速 率增大一些即可率增大一些即可 D、一只繞火星飛行的宇宙飛船，宇航員從艙內(nèi)慢慢走出，并、一只繞火星飛行的宇宙飛船，宇航員從艙內(nèi)慢慢走出，并 離開飛船，飛船因質(zhì)量減小所受萬有引力減小故飛行速度減離開飛船，飛船因質(zhì)量減小所受萬有引力減小故飛行速度減 小小 2、假如

25、一做圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星的軌道半徑增大到原來的、假如一做圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星的軌道半徑增大到原來的2 倍，仍做圓周運(yùn)動(dòng)，則（倍，仍做圓周運(yùn)動(dòng)，則（ CD ） A、根據(jù)公式、根據(jù)公式 可知衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線速度將增大到原來的可知衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線速度將增大到原來的 2倍倍 B、根據(jù)公式、根據(jù)公式 可知衛(wèi)星所需向心力將減小到原來的可知衛(wèi)星所需向心力將減小到原來的 1/2 C、根據(jù)公式、根據(jù)公式 可知地球提供的向心力將減小到原來可知地球提供的向心力將減小到原來 的的1/4 D、根據(jù)上述、根據(jù)上述B和和C中給出的公式，可知衛(wèi)星的線速度減小到中給出的公式，可知衛(wèi)星的線速度減小到 原來的原來的 r mF 2 r Mm F

26、 2 r 2 2 3、如圖所示，、如圖所示，a、b、c是在地球大氣層外的圓形軌道是在地球大氣層外的圓形軌道 上運(yùn)行的三顆人造衛(wèi)星，下列說法中正確的是上運(yùn)行的三顆人造衛(wèi)星，下列說法中正確的是 BD Ab、c的線速度大小相等的線速度大小相等,且大于且大于 a的線速度的線速度 Bb、c的向心加速度大小相等，且小于的向心加速度大小相等，且小于a的的 Cb、c的運(yùn)行周期相同，且小于的運(yùn)行周期相同，且小于a的運(yùn)行周期的運(yùn)行周期 D由于某種原因，由于某種原因，a的軌道半徑緩慢減小的軌道半徑緩慢減小a的線速的線速 度將變大度將變大 4、根據(jù)觀察，在土星外層有一個(gè)環(huán)，為了判斷是土、根據(jù)觀察，在土星外層有一個(gè)環(huán)，

27、為了判斷是土 星的連續(xù)物還是小衛(wèi)星群，可測出環(huán)中各層的線速度星的連續(xù)物還是小衛(wèi)星群，可測出環(huán)中各層的線速度 v與該層到土星中心的距離與該層到土星中心的距離R之間的關(guān)系下列判斷正之間的關(guān)系下列判斷正 確的是確的是( AD ) A若若v與與R成正比，則環(huán)是連續(xù)物成正比，則環(huán)是連續(xù)物 B若若v2與與R成正比，則環(huán)是小衛(wèi)星群成正比，則環(huán)是小衛(wèi)星群 C若若v與與R成反比，則環(huán)是連續(xù)物成反比，則環(huán)是連續(xù)物 D若若v2與與R成反比，則環(huán)是小衛(wèi)星群成反比，則環(huán)是小衛(wèi)星群 5、 某星球的質(zhì)量約為地球的某星球的質(zhì)量約為地球的9倍，半徑約為地球的倍，半徑約為地球的 一半若從地球上高一半若從地球上高h(yuǎn)處平拋一物體，射

28、程為處平拋一物體，射程為60 m， 則在該星球上，從同樣高度，以同樣的初速度平拋同則在該星球上，從同樣高度，以同樣的初速度平拋同 一物體，射程應(yīng)為一物體，射程應(yīng)為( A ) A10 m B15 m C90 m D360 m 6、兩個(gè)靠得很近的恒星稱為雙星，這兩顆星必定、兩個(gè)靠得很近的恒星稱為雙星，這兩顆星必定 以一定的角速度繞二者連線上的一點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)才不至于以一定的角速度繞二者連線上的一點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)才不至于 由于萬有引力作用而吸引在一起已知兩顆星的質(zhì)由于萬有引力作用而吸引在一起已知兩顆星的質(zhì) 量分別為量分別為m1和和m2，相距為，相距為L，試求：，試求： (1)這兩顆星轉(zhuǎn)動(dòng)的中心位置這兩顆星轉(zhuǎn)動(dòng)的中心位

29、置 (2)這兩顆星的轉(zhuǎn)動(dòng)周期這兩顆星的轉(zhuǎn)動(dòng)周期 注意區(qū)分距離和軌道半徑注意區(qū)分距離和軌道半徑 4、人造衛(wèi)星、人造衛(wèi)星 宇宙速度宇宙速度 1、科學(xué)的想象科學(xué)的想象 牛頓在思考萬有引力時(shí)就曾想過，從高山上水平拋出一 個(gè)物體，速度一次比一次大，落地點(diǎn)也就一次比一次遠(yuǎn)，如 果速度足夠大，物體就不再落回地面(地面向地心彎曲）， 它將繞地球運(yùn)動(dòng)，成為人造地球衛(wèi)星。 V=？物體就繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。？物體就繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 2、宇宙速度宇宙速度 第一宇宙速度第一宇宙速度（近地環(huán)繞速度）（近地環(huán)繞速度） ： 地面附近（地面附近（rR）發(fā)射衛(wèi)星的最小速度）發(fā)射衛(wèi)星的最小速度 RR m Mm G 2 2

30、R GM R mmg 2 gR 推導(dǎo)一推導(dǎo)一：F引=F向 推導(dǎo)二推導(dǎo)二： mg=F向 =7.9km/s R g MG 2 說明說明： .第一宇宙速度第一宇宙速度是是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度發(fā)射衛(wèi)星的最小速度，也是衛(wèi)星繞地球，也是衛(wèi)星繞地球運(yùn)運(yùn) 行的最大速度行的最大速度（不同星體不同星體, 其第一宇宙速度也不相同）其第一宇宙速度也不相同）. .近地衛(wèi)星的周期約為近地衛(wèi)星的周期約為85分鐘（分鐘（ ）（最小周期）（最小周期） .當(dāng)發(fā)射速度當(dāng)發(fā)射速度7.9km/s，衛(wèi)星將沿橢圓軌道運(yùn)行（，衛(wèi)星將沿橢圓軌道運(yùn)行（r ） .人造衛(wèi)星是靠運(yùn)載火箭發(fā)射到高處，并獲得發(fā)射速度的人造衛(wèi)星是靠運(yùn)載火箭發(fā)射到高處，并獲得

31、發(fā)射速度的 .向東發(fā)射，可利用地球的自轉(zhuǎn)減少發(fā)射時(shí)火箭所提供的能量，向東發(fā)射，可利用地球的自轉(zhuǎn)減少發(fā)射時(shí)火箭所提供的能量， 最理想的發(fā)射場在赤道最理想的發(fā)射場在赤道 .所有衛(wèi)星的軌道平面必過地心所有衛(wèi)星的軌道平面必過地心 v R T 2 第二宇宙速度第二宇宙速度（脫離速度脫離速度） ：當(dāng)衛(wèi) 星進(jìn)入地面附近軌道的速度大于或 等于11.2 km/s，衛(wèi)星就掙脫地球 引力束縛，繞太陽運(yùn)動(dòng) v2=11.2km/s 第三宇宙速度第三宇宙速度（逃逸速度逃逸速度）：當(dāng)衛(wèi)星 進(jìn)入地面附近軌道的速度大于或等 于16.7 km/s，衛(wèi)星就掙脫太陽引 力束縛 V3=16.7km/s 三個(gè)宇宙速度都三個(gè)宇宙速度都 是

32、衛(wèi)星是衛(wèi)星進(jìn)入地面附近進(jìn)入地面附近 軌道軌道的速度故又叫的速度故又叫 做發(fā)射速度做發(fā)射速度 宇宙速度宇宙速度 不同星球的宇不同星球的宇 宙速度一般是不一宙速度一般是不一 樣的樣的 3、人造地球衛(wèi)星、人造地球衛(wèi)星 （1）萬有引力萬有引力 提供向心力提供向心力 （2）軌道中心）軌道中心地心地心 （3）分類：）分類： 赤道軌道赤道軌道 極地軌道極地軌道 其它軌道其它軌道 （4）同步衛(wèi)星：相對地面靜止的衛(wèi)星）同步衛(wèi)星：相對地面靜止的衛(wèi)星 周期：周期：T=24h 只能在只能在赤道上空赤道上空，高度是唯一的，高度是唯一的 h=5.6R地 地=3.6 107m（ 如何求？如何求？） r、v、T、an全部固定

33、全部固定 一般用于通訊，又叫同步通訊衛(wèi)星一般用于通訊，又叫同步通訊衛(wèi)星 同步通訊衛(wèi)星為什么應(yīng)位于同步通訊衛(wèi)星為什么應(yīng)位于 赤道平面赤道平面？ （5）衛(wèi)星變軌問題）衛(wèi)星變軌問題 思考：思考：人造衛(wèi)星在人造衛(wèi)星在低軌道上運(yùn)行低軌道上運(yùn)行，要想讓其在，要想讓其在高軌道高軌道 上運(yùn)行上運(yùn)行，應(yīng)采取什么措施？，應(yīng)采取什么措施？ 在低軌道上加速，使其沿在低軌道上加速，使其沿 橢圓軌道運(yùn)行，當(dāng)行至橢圓軌橢圓軌道運(yùn)行，當(dāng)行至橢圓軌 道的遠(yuǎn)點(diǎn)處時(shí)再次加速，即可道的遠(yuǎn)點(diǎn)處時(shí)再次加速，即可 使其沿高軌道運(yùn)行使其沿高軌道運(yùn)行. 同步通訊衛(wèi)星就是這樣發(fā)射的同步通訊衛(wèi)星就是這樣發(fā)射的 （6）人造地球衛(wèi)星的超重與失重：人造

34、地球衛(wèi)星的超重與失重： (1)發(fā)射和回收發(fā)射和回收階段：衛(wèi)星發(fā)射加速上升的過程和衛(wèi)星回收 進(jìn)入大氣層減速下降的過程中，都具有向上的加速度，這時(shí)發(fā) 生超重超重現(xiàn)象 (2)沿圓軌道正常運(yùn)行沿圓軌道正常運(yùn)行：衛(wèi)星進(jìn)入圓軌道正常運(yùn)行以后，只 受重力，向心加速度為 g，衛(wèi)星及衛(wèi)星上的任何物體都處于完完 全失重狀態(tài)全失重狀態(tài)凡是應(yīng)用重力原理制成的儀器(天平、水銀氣壓計(jì) 等)在衛(wèi)星中都不能正常使用，凡是與重力有關(guān)的實(shí)驗(yàn)在衛(wèi)星中 都無法進(jìn)行 1、關(guān)于第一宇宙速度，下面說法正確的是（、關(guān)于第一宇宙速度，下面說法正確的是（ ） A、它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度、它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度 B、它

35、是近地圓形軌道上人造衛(wèi)星的運(yùn)行速度、它是近地圓形軌道上人造衛(wèi)星的運(yùn)行速度 C、它是能使衛(wèi)星進(jìn)入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度、它是能使衛(wèi)星進(jìn)入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度 D、它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)在近地點(diǎn)的速度、它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)在近地點(diǎn)的速度 2、如圖所示，圓、如圖所示，圓a的圓心在地球自轉(zhuǎn)的軸線上，的圓心在地球自轉(zhuǎn)的軸線上， 圓圓b，c，d的圓心均在地球的地心上。對繞地球做勻的圓心均在地球的地心上。對繞地球做勻 速圓周運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)而言（速圓周運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)而言（ ） A衛(wèi)星的軌道可能為衛(wèi)星的軌道可能為a B同步衛(wèi)星的的軌道只能為同步衛(wèi)星的的軌道只能為b C衛(wèi)星的軌道可能為衛(wèi)星

36、的軌道可能為c D衛(wèi)星的軌道可能為衛(wèi)星的軌道可能為d 3、如圖所示，發(fā)射同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射、如圖所示，發(fā)射同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射 至近地圓軌道至近地圓軌道1，然后經(jīng)點(diǎn)火使其沿橢圓軌道，然后經(jīng)點(diǎn)火使其沿橢圓軌道2運(yùn)行；運(yùn)行； 最后再次點(diǎn)火將其送入同步圓軌道最后再次點(diǎn)火將其送入同步圓軌道3。軌道。軌道1、2相相 切于切于P點(diǎn)，點(diǎn)，2、3相切于相切于Q點(diǎn)。當(dāng)衛(wèi)星分別在點(diǎn)。當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3 上正常運(yùn)行時(shí)，以下說法正確的是（上正常運(yùn)行時(shí)，以下說法正確的是（ ） QQ P P 2 3 1 A、在軌道、在軌道3上的速率大于上的速率大于1上的速率上的速率 B、在軌道、在軌道3上的角速度小于上的角速度小于1上的角速度上的角速度 C、在軌道、在軌道2上經(jīng)過上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速率等于在軌道點(diǎn)時(shí)的速率