萬(wàn)有引力定律4(課)

飛向太空MakedbyLYN究竟要多大的速度呢？1、平拋物體水平初速度逐漸增大，物體的落地點(diǎn)怎樣變化？2、若拋出物體的水平初速度足夠大,物體將會(huì)怎樣?試大膽猜想。

越來(lái)越遠(yuǎn)物體不再落回地面思考它將繞地球運(yùn)動(dòng)成為地球的一顆衛(wèi)星衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，需要的向心力由__________提供。萬(wàn)有引力1.速度2.角速度3.周期4.加速度軌道半徑r↑→T，V，ω，a↑↓↓↓依據(jù)：推導(dǎo)：結(jié)論：向高軌道發(fā)射衛(wèi)星時(shí),需要的初速度大，因?yàn)樾l(wèi)星離開(kāi)地面向上運(yùn)動(dòng)速度會(huì)減小,所以發(fā)射的軌道越高發(fā)射時(shí)的初速度就越大思考：將衛(wèi)星送入低軌道和高軌道所需的速度哪一個(gè)更大？哪一個(gè)更容易？為什么？注意：宇宙速度均指發(fā)射速度R對(duì)于在地面附近繞地球運(yùn)行的人造地球衛(wèi)星：第一宇宙速度（環(huán)繞速度）人造地球衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速度三個(gè)宇宙速度近地圓軌道繞地橢圓軌道第一宇宙速度第二宇宙速度第三宇宙速度擺脫地球引力擺脫太陽(yáng)引力衛(wèi)星的發(fā)射——發(fā)射速度1.運(yùn)行軌道越高，所需發(fā)射速度越大衛(wèi)星的發(fā)射速度至少為7.9km/s.2.

軌道越高，衛(wèi)星運(yùn)行越慢T,vr運(yùn)行軌道半徑

貼近地面的衛(wèi)星運(yùn)行最快4.

衛(wèi)星繞地球一周最快要約84min3.

最大環(huán)繞速度等于最小發(fā)射速度

即第一宇宙速度7.9km/s衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律分析：衛(wèi)星在運(yùn)行時(shí)，所需向心力由地球?qū)λ娜f(wàn)有引力提供，所以軌道中心為地球球心?？赡芸赡懿豢赡芸赡芤?guī)律6.赤道面經(jīng)線面緯線面總結(jié)（1）衛(wèi)星的發(fā)射速度至少為7.9km/s（9）地球同步衛(wèi)星三固定（位置、速度、周期）（8）衛(wèi)星軌道的圓心一定與地球球心重合（7）衛(wèi)星繞地球一周最快要約84min（6）衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度＝最小發(fā)射速度＝7.9km/s（5）貼近地面的衛(wèi)星環(huán)繞最快（4）（3）軌道越高，衛(wèi)星環(huán)繞越慢；（2）運(yùn)行軌道越高，所需發(fā)射速度越大方法二：萬(wàn)有引力提供物體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力1、第一宇宙速度（環(huán)繞速度）v1=7.9km/s．它是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具備的速度．說(shuō)明：（１）如果衛(wèi)星的速度小于第一宇宙速度，衛(wèi)星將落到地面而不能繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)；

（２）等于這個(gè)速度，衛(wèi)星剛好能在地球表面附近作勻速圓周運(yùn)動(dòng)；討論：在地面附近發(fā)射飛行器時(shí)如果發(fā)射速度大于7.9Km/S，或者更大時(shí)會(huì)對(duì)飛行器的運(yùn)行軌道有何影響？如果速度繼續(xù)增加，達(dá)到或大于11.2km/s時(shí)，它就會(huì)克服地球的引力，永遠(yuǎn)離開(kāi)地球，成為繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的一顆人造行星。如果大于7.9km/s，而小于11.2km/s，衛(wèi)星將沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行，地心就成為橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)。

第二宇宙速度:物體克服地球引力,永遠(yuǎn)脫離地球的速度.

第三宇宙速度:物體掙脫太陽(yáng)引力,飛出太陽(yáng)系的速度.（逃逸速度）11.2km/s>V>7.9km/sV=16.7km/sV=11.2km/sV=7.9km/s繞地球運(yùn)動(dòng)的軌跡就不再是圓，而是橢圓，發(fā)射速度越大，橢圓軌道越“扁”。

第一宇宙速度:物體在地表附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度.（不同天體有各自的第一宇宙速度。如果衛(wèi)星的發(fā)射速度小于第一宇宙速度，衛(wèi)星將落回地面。）

閱讀教材并回答：三種宇宙速度（發(fā)射速度）二、人造地球衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)規(guī)律探究二：將各種衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)都近似看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)，你能推出衛(wèi)星環(huán)繞速度、角速度、周期、向心加速度與軌道半徑的關(guān)系嗎？1234r越大（高），v越小r越大，越小r越大，T越大r越大，an越小思考：第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度還是最小速度？r最小，是最大環(huán)繞速度。

向高軌道發(fā)射衛(wèi)星時(shí),需要的初速度大，因?yàn)樾l(wèi)星離開(kāi)地面向上運(yùn)動(dòng)速度會(huì)減小,所以發(fā)射的軌道越高發(fā)射時(shí)的初速度就越大思考討論三:將衛(wèi)星送入低軌道和高軌道所需的速度哪一個(gè)更大？哪一個(gè)更容易？為什么？注意：宇宙速度均指發(fā)射速度，衛(wèi)星的環(huán)繞速度一定小于發(fā)射速度。思考：第一宇宙速度是發(fā)射衛(wèi)星的最大速度還是最小速度？r最小，是最小發(fā)射速度。歸納：第一宇宙速度是最小發(fā)射速度，也是最大環(huán)繞速度。如圖所示，A、B、C、D四條軌道中不能作為衛(wèi)星軌道的是哪一條？ABCD思考：人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行軌道

人造地球衛(wèi)星答案：D軌道中心地心________提供向心力萬(wàn)有引力所有衛(wèi)星都在以地心為圓心的圓或橢圓軌道上三類人造地球衛(wèi)星軌道：①赤道軌道，衛(wèi)星軌道在赤道平面，衛(wèi)星始終處于赤道上方②極地軌道，衛(wèi)星軌道平面與赤道平面垂直，衛(wèi)星通過(guò)兩極上空③一般軌道，衛(wèi)星軌道和赤道成一定角度。人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行軌道

地球同步衛(wèi)星

問(wèn)題：你能否形象的描述它的軌道？軌道與赤道重合衛(wèi)星位于赤道的正上方的某一高度如何發(fā)射同步衛(wèi)星？

同步衛(wèi)星：相對(duì)于地面靜止，公轉(zhuǎn)周期和地球自轉(zhuǎn)周期相同的衛(wèi)星。1．特點(diǎn)：

⑴定周期：T=24h=86400s⑵定點(diǎn)：相對(duì)于地面靜止。⑶定軌道：同步衛(wèi)星軌道必須在赤道上空⑷定高度：由⑸定速度：由于同步衛(wèi)星高度確定，其軌道半徑即確定，因此線速度、角速度大小均不變⑹定加速度：由于同步衛(wèi)星高度確定，其軌道半徑即確定，因此向心加速度大小也不變2、兩顆人造地球衛(wèi)星質(zhì)量之比m1∶m2=1∶2,軌道半徑之比R1∶R2=3∶1，下列有關(guān)數(shù)據(jù)之比正確的是()A、周期之比T1∶T2=3∶1

B、線速度之比v1∶v2=3∶1C、向心力之比F1∶F2=1∶9

D、向心加速度之比a1∶a2=1∶9例題分析1、人造地球衛(wèi)星的軌道半徑越大，則()A、速度越小，周期越小

B、速度越小，加速度越小C、加速度越小,周期越大

D、角速度越小,加速度越大BCD1999年5月10日，我國(guó)成功地發(fā)射了“一箭雙星”，將“風(fēng)云1號(hào)”氣象衛(wèi)星和“實(shí)驗(yàn)5號(hào)”科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星送入離地面870km的軌道，已知地球半徑為6400km，這兩顆衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)速度約為（）

A、11.2km／s B、7.9km／s

C、7.4km／s D、2.1km／sC例題分析

1、第一宇宙速度（環(huán)繞速度）V1=（）,它是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，也是地球衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)行的最大速度。2、如果衛(wèi)星的發(fā)射速度（）第一宇宙速度，衛(wèi)星將落到地面而不能繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)；（）這個(gè)速度衛(wèi)星剛好能在地球表面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；如果（）這個(gè)速度，衛(wèi)星將沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行，地心就成為橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)。（填“大于”、“小于”或“等于”）

7.9km/s小于等于大于練習(xí)2、同步衛(wèi)星是指相對(duì)于地面不動(dòng)的人造地球衛(wèi)星，關(guān)于同步衛(wèi)星的說(shuō)法中正確的是（）

A．它可以在地面上任一點(diǎn)的正上方，且離地心的距離可按需要選擇不同值B．它可以在地面上任一點(diǎn)的正上方，但離地距離是一定的C．它只能在赤道的正上方，但離地心的距離可按需要選擇不同值D．它只能在赤道的正上方，且離地心的距離是一定的D3.關(guān)于第一宇宙速度，下面說(shuō)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B.它是近地圓形軌道上人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行速度C.它是使衛(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BCV0BAC1、宇宙速度第一宇宙速度：V1=7.9km/s，衛(wèi)星剛好能在地表附近作圓周運(yùn)動(dòng)第二宇宙速度：V2=11.2km/s,衛(wèi)星掙脫地球引力束縛第三宇宙速度：V3=16.7km/s,衛(wèi)星掙脫太陽(yáng)引力束縛小結(jié)2、同步衛(wèi)星：在赤道上方與地面相對(duì)靜止。所有物理量都是定值，唯有質(zhì)量可以變化。請(qǐng)閱讀課本“發(fā)現(xiàn)未知天體”，回答以下問(wèn)題：三、發(fā)現(xiàn)未知天體冥王星海王星問(wèn)題2：人們用類似的方法又發(fā)現(xiàn)了哪顆行星？問(wèn)題1：筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星是哪一顆行星？

諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者，物理學(xué)家馮·勞厄說(shuō)：“沒(méi)有任何東西像牛頓引力理論對(duì)行星軌道的計(jì)算那樣，如此有力地樹(shù)立起人們對(duì)年輕的物理學(xué)的尊敬。從此以后，這門自然科學(xué)成了巨大的精神王國(guó)……”

當(dāng)時(shí)有兩個(gè)青年--英國(guó)的亞當(dāng)斯(Adams）和法國(guó)的勒威耶（LeVerrier）在互不知曉的情況下分別進(jìn)行了整整兩年的工作。1845年亞當(dāng)斯先算出結(jié)果，但格林尼治天文臺(tái)卻把他的論文束之高閣。1846年9月18日，勒威耶把結(jié)果寄到了柏林，卻受到了重視。柏林天文臺(tái)的伽勒（J.G.Galle）于第二天晚上就進(jìn)行了搜索，并且在離勒威耶預(yù)報(bào)位置不遠(yuǎn)的地方發(fā)現(xiàn)了這顆新行星。海王星的發(fā)現(xiàn)使哥白尼學(xué)說(shuō)和牛頓力學(xué)得到了最好的證明?？茖W(xué)史上的一段佳話兩個(gè)星球組成雙星，它們?cè)谙嗷ブg的萬(wàn)有引力作用下，繞連線上某點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。雙星問(wèn)題在天體運(yùn)動(dòng)中，把兩顆相距較近的恒星稱為雙星.雙星模型中一般只考慮他們之間的相互作用，其他星體對(duì)他們沒(méi)有作用。在雙星模型中：1、A、B受到的萬(wàn)有引力大小相等，方向相反2、A、B運(yùn)動(dòng)的角速度相等。BAo例題：設(shè)地球質(zhì)量為M，半徑為R。人造地球衛(wèi)星在圓軌道半徑上運(yùn)行，質(zhì)量為m，軌道半徑為r。那么，在該軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的速度，角速度，周期各是多少？解析：地球與衛(wèi)星間的萬(wàn)有引力為向心力，則二、計(jì)算中心天體的質(zhì)量已知:地球半徑月亮周期月亮軌道半徑：F引=Fn1.計(jì)算地球的質(zhì)量若是近地衛(wèi)星R=r4.地球表面處重力加速度g取10m/s2，地球的半徑R取6400km，引力常數(shù)G為6.67×10-11Nm2/kg2,由上述條件，可推得地球平均密度得表達(dá)式是

把上述數(shù)據(jù)代入，可算得其值為

kg/m35．6×1035.一物體在某星球的表面受到的引力為在地球表面所受引力的n倍,該星球的半徑是地球半徑的m倍,若該星球和地球的質(zhì)量分布都是均勻的,則該星球的密度是地球密度的多少倍?n/m練習(xí)1、已知月球的質(zhì)量是7.3×1022kg，半徑是1.7×103km，月球表面的自由落體加速度有多大？這對(duì)宇航員在月球表面的行動(dòng)會(huì)產(chǎn)生什么影響？解：在月球表面有：月球?qū)τ詈絾T的重力等于月球?qū)τ詈絾T的引力，則：代入數(shù)據(jù)得：＝1.68練習(xí)2：假如把地球上的體育器械搬到質(zhì)量和半徑均為地球兩倍的星球上進(jìn)行比賽，那么運(yùn)動(dòng)員與在地球上的比賽相比（不考慮星球自轉(zhuǎn)和空氣阻力影響），下列說(shuō)法正確的是（）舉重運(yùn)動(dòng)員的成績(jī)會(huì)更好立定跳遠(yuǎn)成績(jī)會(huì)更好跳水運(yùn)動(dòng)員在空中完成動(dòng)作時(shí)間更長(zhǎng)D.射擊運(yùn)動(dòng)員的成績(jī)會(huì)更好ABC練習(xí)三..蘋果落向地球,而不是地球向上運(yùn)動(dòng)碰到蘋果,產(chǎn)生這個(gè)現(xiàn)象的原因是（）A.由于地球?qū)μO果有引力，而蘋果對(duì)地球沒(méi)有引力造成的B.由于蘋果質(zhì)量小，對(duì)地球的引力小，而地球質(zhì)量大，對(duì)蘋果的引力大造成的C.蘋果與地球間的相互引力是相等的，由于地球質(zhì)量極大，不可能產(chǎn)生明顯加速度D.以上說(shuō)法都不對(duì)C4.已知某星球質(zhì)量與地球質(zhì)量之比M星:M地=9:1,半徑之比R星:R地=2:1。若某人在兩星球表面高H處以相同的初速度v0

平拋一物體，試求在星球和地球上的水平位移之比是多少？（不考慮星球自轉(zhuǎn)和空氣阻力的影響）學(xué)以致用四、發(fā)現(xiàn)未知天體

１、海王星的發(fā)現(xiàn)

英國(guó)劍橋大學(xué)的學(xué)生，23歲的亞當(dāng)斯，經(jīng)過(guò)計(jì)算，提出了新行星存在的預(yù)言．他根據(jù)萬(wàn)有引力定律和天王星的真實(shí)軌道逆推，預(yù)言了新行星不同時(shí)刻所在的位置．

同年，法國(guó)的勒維耶也算出了同樣的結(jié)果，并把預(yù)言的結(jié)果寄給了柏林天文學(xué)家伽勒．

當(dāng)晚（1846.3.14），伽勒把望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)勒維列預(yù)言的位置，果然發(fā)現(xiàn)有一顆新的行星——就是海王星.

筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星海王星海王星地貌2.1705年英國(guó)哈雷計(jì)算了“哈雷彗星”的軌道并正確預(yù)言了它的回歸。２、冥王星的發(fā)現(xiàn)

海王星發(fā)現(xiàn)之后，人們發(fā)現(xiàn)它的軌道也與理論計(jì)算的不一致．于是幾位學(xué)者用亞當(dāng)斯和勒維列的方法預(yù)言另一顆新行星的存在．

在預(yù)言