万有引力定律的应用1

第二节万有引力定律的应用惠安三中高一物理备课组：刘培强知识回顾宇宙间一切物体都是相互吸引着的，通常两个物体间的万有引力非常微小，人们无法觉察到它，但在天体系统中，由于天体的质量均很大，万有引力就起着决定性的作用。1、万有引力定律的内容2、解决天体运动问题的两条基本思路⑴物体在天体（如地球）表面时受到的重力近似等于万有引力⑵行星（或卫星）做匀速圆周运动所需的向心力都由万有引力提供

（一）人造卫星上天1、思考（1）从空中由静止释放的物体，会因为地球的吸引而落回地面。（2）同样是受地球吸引的月球，为何它却没有落回地面上呢？2、观看牛顿抛体运动图的flash动画牛顿设想的人造卫星原理图分析：如果地面上空有一个相对于地面静止的物体，它只受重力的作用，那么它就做自由落体运动，如果物体在空中具有一定的初速度，且初速度的方向与重力的方向垂直，那么它将做平抛运动，牛顿的设想：从高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，落地点也一次比一次离山脚远，如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将围绕地球旋转，成为一颗绕地球运动的人造地球卫星，简称人造卫星。人造卫星的分类a．轨道分类：同步卫星、极地卫星、任一轨道卫星。b．用途分类：通讯卫星、军事卫星、气象卫星等等。

3、1970年4月24日,我国发射了第一颗人造地球卫星,到现在我国已发射了多颗人造地球卫星。1975年,我国就掌握了使卫星返回地面的回收技术,成为世界上第三个掌握这种先进技术的国家。1984年4月8日,我国发射了一颗试验通讯卫星,把卫星准确地运送到指定位置的同步轨道上。这是一个难度非常大的多维控制问题.同步卫星的定点成功,标志着我国在运载火箭和卫星技术方面已加入世界先进行列。近几年,我国一直利用火箭为其它国家发射卫星4、设一颗人造卫星沿圆形轨道绕地球运转。

①提问：卫星绕地球运转的向心力由什么力提供？

（由卫星所受地球的万有引力来提供。）

②据上述关系能得到什么表达式？

③所以我们得到或5、探究运行速率与半径的关系

引导：当r改变，g、v会变，不能得到v与r的关系只能结论：卫星的运行速度与其本身质量无关，与其轨道半径的平方根成反比。进一步推导角速度，周期与半径的关系6、对于靠近地面运行的人造卫星，求解它绕地球的速率：对于靠近地面运行的人造卫星，可以认为此时的r近似等于地球的半径R，则或者：

解得

这个速度就是人造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，叫第一宇宙速度，也称为环绕速度。7、宇宙速度（1）第一宇宙速度（环绕速度）：V＝由公式推导可以看出轨道越高，卫星运行时的线速度越小，卫星的动能越小，那么是发射高轨道的卫星容易呢？还是发射低轨道的卫星更容易呢？讨论得出答案：发射低轨道卫星更容易，因为发射的轨道越高，需要克服引力做的功就越多，需要的初动能就越大，发射就越困难。区分运行速度与发射速度，得出第一宇宙速度是最小的发射速度同时是最大的运行速度。含义：是地球卫星的最大运行速度，最小发射速度运行速度与发射速度的区别：V运行V发射,而小于11.2km/s,它绕地球运动的轨迹就不是圆形，而是椭圆。（2）第二宇宙速度：（脱离速度）V＝时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行，为太阳的行星这个速度叫做第二宇宙速度，也叫脱离速度。（3）第三宇宙速度：（逃逸速度）V＝,则能脱离太阳的束缚，进入太阳系以外的宇宙空间中去，这个速度叫做第三宇宙速度，也叫逃逸速度。不同轨道人造卫星flash动画（二）.、预测未知天体——海王星、冥王星的发现基本思路.当一个已知行星的实际轨道和理论计算的轨道之间有较大的误差时，说明还有未知的天体给这个行星施加引力.理论指导实践万有引力对研究天体运动有着重要的意义。海王星就是根据万有引力定律发现的。在18世纪发现的第七个行星——天王星的运动轨道，总是同根据万有引力定律计算出来的有一定偏离。当时有人预测，肯定在其轨道外还有一颗未发现的新星。后来，亚当斯和勒维列在预言位置的附近找到了这颗新星(海王星)。再后，又发现海王星的轨道也与计算值有偏差，人们进一步推测，海王星轨道外侧还有一颗行星，于是用同样的方法发现了冥王星。由此可见，万有引力定律在天文学上的应用，有极为重要的意义。课堂练习：1、人造卫星的天线偶然折断，天线将做（）A.自由落体运动B.平抛运动C.远离地球飞向太空D.继续和卫星一起沿轨道运转2、关于第一宇宙速度，下面说法中正确的是（）A.它是人造卫星绕地球飞行的最小速度B.它是近地圆周轨道上人造卫星的运行速度C.它是卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的速度D.它又叫环绕速度，即绕地球做圆轨道运行的卫星的速度都是第一宇宙速度3、金星的半