万有引力定律4(课)

飞向太空MakedbyLYN究竟要多大的速度呢？1、平抛物体水平初速度逐渐增大，物体的落地点怎样变化？2、若抛出物体的水平初速度足够大,物体将会怎样?试大胆猜想。

越来越远物体不再落回地面思考它将绕地球运动成为地球的一颗卫星卫星绕地球做匀速圆周运动，需要的向心力由__________提供。万有引力1.速度2.角速度3.周期4.加速度轨道半径r↑→T，V，ω，a↑↓↓↓依据：推导：结论：向高轨道发射卫星时,需要的初速度大，因为卫星离开地面向上运动速度会减小,所以发射的轨道越高发射时的初速度就越大思考：将卫星送入低轨道和高轨道所需的速度哪一个更大？哪一个更容易？为什么？注意：宇宙速度均指发射速度R对于在地面附近绕地球运行的人造地球卫星：第一宇宙速度（环绕速度）人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度三个宇宙速度近地圆轨道绕地椭圆轨道第一宇宙速度第二宇宙速度第三宇宙速度摆脱地球引力摆脱太阳引力卫星的发射——发射速度1.运行轨道越高，所需发射速度越大卫星的发射速度至少为7.9km/s.2.

轨道越高，卫星运行越慢T,vr运行轨道半径

贴近地面的卫星运行最快4.

卫星绕地球一周最快要约84min3.

最大环绕速度等于最小发射速度

即第一宇宙速度7.9km/s卫星绕地球做匀速圆周运动的规律分析：卫星在运行时，所需向心力由地球对它的万有引力提供，所以轨道中心为地球球心。可能可能不可能可能规律6.赤道面经线面纬线面总结（1）卫星的发射速度至少为7.9km/s（9）地球同步卫星三固定（位置、速度、周期）（8）卫星轨道的圆心一定与地球球心重合（7）卫星绕地球一周最快要约84min（6）卫星的最大环绕速度＝最小发射速度＝7.9km/s（5）贴近地面的卫星环绕最快（4）（3）轨道越高，卫星环绕越慢；（2）运行轨道越高，所需发射速度越大方法二：万有引力提供物体作圆周运动的向心力1、第一宇宙速度（环绕速度）v1=7.9km/s．它是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具备的速度．说明：（１）如果卫星的速度小于第一宇宙速度，卫星将落到地面而不能绕地球运转；

（２）等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动；讨论：在地面附近发射飞行器时如果发射速度大于7.9Km/S，或者更大时会对飞行器的运行轨道有何影响？如果速度继续增加，达到或大于11.2km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开地球，成为绕太阳运动的一颗人造行星。如果大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星将沿椭圆轨道绕地球运行，地心就成为椭圆轨道的一个焦点。

第二宇宙速度:物体克服地球引力,永远脱离地球的速度.

第三宇宙速度:物体挣脱太阳引力,飞出太阳系的速度.（逃逸速度）11.2km/s>V>7.9km/sV=16.7km/sV=11.2km/sV=7.9km/s绕地球运动的轨迹就不再是圆，而是椭圆，发射速度越大，椭圆轨道越“扁”。

第一宇宙速度:物体在地表附近绕地球做匀速圆周运动的速度.（不同天体有各自的第一宇宙速度。如果卫星的发射速度小于第一宇宙速度，卫星将落回地面。）

阅读教材并回答：三种宇宙速度（发射速度）二、人造地球卫星运动规律探究二：将各种卫星绕地球运动都近似看成匀速圆周运动，你能推出卫星环绕速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径的关系吗？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：第一宇宙速度是卫星绕地球做圆周运动的最大速度还是最小速度？r最小，是最大环绕速度。

向高轨道发射卫星时,需要的初速度大，因为卫星离开地面向上运动速度会减小,所以发射的轨道越高发射时的初速度就越大思考讨论三:将卫星送入低轨道和高轨道所需的速度哪一个更大？哪一个更容易？为什么？注意：宇宙速度均指发射速度，卫星的环绕速度一定小于发射速度。思考：第一宇宙速度是发射卫星的最大速度还是最小速度？r最小，是最小发射速度。归纳：第一宇宙速度是最小发射速度，也是最大环绕速度。如图所示，A、B、C、D四条轨道中不能作为卫星轨道的是哪一条？ABCD思考：人造地球卫星的运行轨道

人造地球卫星答案：D轨道中心地心________提供向心力万有引力所有卫星都在以地心为圆心的圆或椭圆轨道上三类人造地球卫星轨道：①赤道轨道，卫星轨道在赤道平面，卫星始终处于赤道上方②极地轨道，卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星通过两极上空③一般轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。人造地球卫星的运行轨道

地球同步卫星

问题：你能否形象的描述它的轨道？轨道与赤道重合卫星位于赤道的正上方的某一高度如何发射同步卫星？

同步卫星：相对于地面静止，公转周期和地球自转周期相同的卫星。1．特点：

⑴定周期：T=24h=86400s⑵定点：相对于地面静止。⑶定轨道：同步卫星轨道必须在赤道上空⑷定高度：由⑸定速度：由于同步卫星高度确定，其轨道半径即确定，因此线速度、角速度大小均不变⑹定加速度：由于同步卫星高度确定，其轨道半径即确定，因此向心加速度大小也不变2、两颗人造地球卫星质量之比m1∶m2=1∶2,轨道半径之比R1∶R2=3∶1，下列有关数据之比正确的是()A、周期之比T1∶T2=3∶1

B、线速度之比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例题分析1、人造地球卫星的轨道半径越大，则()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，我国成功地发射了“一箭双星”，将“风云1号”气象卫星和“实验5号”科学实验卫星送入离地面870km的轨道，已知地球半径为6400km，这两颗卫星的运动速度约为（）

A、11.2km／s B、7.9km／s

C、7.4km／s D、2.1km／sC例题分析

1、第一宇宙速度（环绕速度）V1=（）,它是人造地球卫星的最小发射速度，也是地球卫星环绕地球运行的最大速度。2、如果卫星的发射速度（）第一宇宙速度，卫星将落到地面而不能绕地球运转；（）这个速度卫星刚好能在地球表面附近做匀速圆周运动；如果（）这个速度，卫星将沿椭圆轨道绕地球运行，地心就成为椭圆轨道的一个焦点。（填“大于”、“小于”或“等于”）

7.9km/s小于等于大于练习2、同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星，关于同步卫星的说法中正确的是（）

A．它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同值B．它可以在地面上任一点的正上方，但离地距离是一定的C．它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同值D．它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的D3.关于第一宇宙速度，下面说法正确的是（）A.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B.它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度C.它是使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度D.它是卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的速度BCV0BAC1、宇宙速度第一宇宙速度：V1=7.9km/s，卫星刚好能在地表附近作圆周运动第二宇宙速度：V2=11.2km/s,卫星挣脱地球引力束缚第三宇宙速度：V3=16.7km/s,卫星挣脱太阳引力束缚小结2、同步卫星：在赤道上方与地面相对静止。所有物理量都是定值，唯有质量可以变化。请阅读课本“发现未知天体”，回答以下问题：三、发现未知天体冥王星海王星问题2：人们用类似的方法又发现了哪颗行星？问题1：笔尖下发现的行星是哪一颗行星？

诺贝尔物理学奖获得者，物理学家冯·劳厄说：“没有任何东西像牛顿引力理论对行星轨道的计算那样，如此有力地树立起人们对年轻的物理学的尊敬。从此以后，这门自然科学成了巨大的精神王国……”

当时有两个青年--英国的亚当斯(Adams）和法国的勒威耶（LeVerrier）在互不知晓的情况下分别进行了整整两年的工作。1845年亚当斯先算出结果，但格林尼治天文台却把他的论文束之高阁。1846年9月18日，勒威耶把结果寄到了柏林，却受到了重视。柏林天文台的伽勒（J.G.Galle）于第二天晚上就进行了搜索，并且在离勒威耶预报位置不远的地方发现了这颗新行星。海王星的发现使哥白尼学说和牛顿力学得到了最好的证明。科学史上的一段佳话两个星球组成双星，它们在相互之间的万有引力作用下，绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动。双星问题在天体运动中，把两颗相距较近的恒星称为双星.双星模型中一般只考虑他们之间的相互作用，其他星体对他们没有作用。在双星模型中：1、A、B受到的万有引力大小相等，方向相反2、A、B运动的角速度相等。BAo例题：设地球质量为M，半径为R。人造地球卫星在圆轨道半径上运行，质量为m，轨道半径为r。那么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的速度，角速度，周期各是多少？解析：地球与卫星间的万有引力为向心力，则二、计算中心天体的质量已知:地球半径月亮周期月亮轨道半径：F引=Fn1.计算地球的质量若是近地卫星R=r4.地球表面处重力加速度g取10m/s2，地球的半径R取6400km，引力常数G为6.67×10-11Nm2/kg2,由上述条件，可推得地球平均密度得表达式是

把上述数据代入，可算得其值为

kg/m35．6×1035.一物体在某星球的表面受到的引力为在地球表面所受引力的n倍,该星球的半径是地球半径的m倍,若该星球和地球的质量分布都是均匀的,则该星球的密度是地球密度的多少倍?n/m练习1、已知月球的质量是7.3×1022kg，半径是1.7×103km，月球表面的自由落体加速度有多大？这对宇航员在月球表面的行动会产生什么影响？解：在月球表面有：月球对宇航员的重力等于月球对宇航员的引力，则：代入数据得：＝1.68练习2：假如把地球上的体育器械搬到质量和半径均为地球两倍的星球上进行比赛，那么运动员与在地球上的比赛相比（不考虑星球自转和空气阻力影响），下列说法正确的是（）举重运动员的成绩会更好立定跳远成绩会更好跳水运动员在空中完成动作时间更长D.射击运动员的成绩会更好ABC练习三..苹果落向地球,而不是地球向上运动碰到苹果,产生这个现象的原因是（）A.由于地球对苹果有引力，而苹果对地球没有引力造成的B.由于苹果质量小，对地球的引力小，而地球质量大，对苹果的引力大造成的C.苹果与地球间的相互引力是相等的，由于地球质量极大，不可能产生明显加速度D.以上说法都不对C4.已知某星球质量与地球质量之比M星:M地=9:1,半径之比R星:R地=2:1。若某人在两星球表面高H处以相同的初速度v0

平抛一物体，试求在星球和地球上的水平位移之比是多少？（不考虑星球自转和空气阻力的影响）学以致用四、发现未知天体

１、海王星的发现

英国剑桥大学的学生，23岁的亚当斯，经过计算，提出了新行星存在的预言．他根据万有引力定律和天王星的真实轨道逆推，预言了新行星不同时刻所在的位置．

同年，法国的勒维耶也算出了同样的结果，并把预言的结果寄给了柏林天文学家伽勒．

当晚（1846.3.14），伽勒把望远镜对准勒维列预言的位置，果然发现有一颗新的行星——就是海王星.

笔尖下发现的行星海王星海王星地貌2.1705年英国哈雷计算了“哈雷彗星”的轨道并正确预言了它的回归。２、冥王星的发现

海王星发现之后，人们发现它的轨道也与理论计算的不一致．于是几位学者用亚当斯和勒维列的方法预言另一颗新行星的存在．

在预言