万有引力定律人造卫星教案.ppt

* 　万有引力定律　人造卫星 一．万有引力定律 1、内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的方向沿两物体的连线，引力的大小F与这两个物体质量的乘积m1m2成正比，与这两个物体间距离r的平方成反比． 3、适用条件：严格地说公式只适用于质点间的相互作用，当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时，公式也可近似使用，但此时r应为两物体重心间的距离．对于均匀的球体，r是两球心间的距离． 2、公式： 其中G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，称为引力常量． 二．万有引力定律的应用 1、行星表面物体的重力：重力近似等于万有引力． ⑴表面重力加速度：因 则 ⑵轨道上的重力加速度：因 则 2、人造卫星 ⑴万有引力提供向心力：人造卫星绕地球的运动可看成是匀速圆周运动，所需的向心力是地球对它的万有引力提供的，因此解决卫星问题最基本的关系是： ⑵同步卫星：地球同步卫星，是相对地面静止的，与地球自转具有相同的周期 ①周期一定：同步卫星绕地球的运动与地球自转同步，它的运动周期就等于地球自转的周期，T＝24 h. ②角速度一定：同步卫星绕地球运动的角速度等于地球自转的角速度． ③轨道一定：所有同步卫星的轨道必在赤道平面内． ④高度一定：所有同步卫星必须位于赤道正上方，且距离地面的高度是一定的（轨道半径都相同，即在同一轨道上运动），其确定的高度约为h=3.6×104 km. ⑤环绕速度大小一定：所有同步卫星绕地球运动的线速度的大小是一定的，都是3.08 km/s，环绕方向与地球自转方向相同． 3、三种宇宙速度 ⑴第一宇宙速度:要想发射人造卫星，必须具有足够的速度，发射人造卫星最小的发射速度称为第一宇宙速度，v1=7.9 km/s。但却是绕地球做匀速圆周运动的各种卫星中的最大环绕速度。 ⑵第二宇宙速度:当卫星的速度等于或大于11.2 km/s时，卫星就会脱离地球的引力不再绕地球运行，成为绕太阳运行的人造行星或飞到其他行星上去，我们把v2=11.2 km/s称为第二宇宙速度,也称脱离速度。 当人造卫星进入地面附近的轨道速度大于7.9 km/s时，它绕地球运行的轨迹就不再是圆形，而是椭圆形. ⑶第三宇宙速度:当物体的速度等于或大于16.7 km/s时，物体将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间中去，我们把v3=16.7 km/s称为第三宇宙速度，也称逃逸速度。 说明：宇宙速度是指发射速度，不是卫星的运行速度。 我国发射了绕月球运行的探月卫星“嫦娥一号”。设该卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面。已知月球的质量约为地球质量的1/81，月球的半径约为地球半径的 1/4，地球上的第一宇宙速度约为7.9 km/s，则该探月卫星绕月运行的速度约为( )A、0.4 km/s B、1.8 km/sC、11 km/s D、36 km/s 例与练 B 三、万有引力定律的应用例析 基本方法： ⑴天体运动都可以近似地看成匀速圆周运动，其向心力由万有引力提供 ⑵在地面附近万有引力近似等于物体的重力 ⑴由 可得： r 越大，v 越小。 ⑵由 可得： r 越大，ω越小。 ⑶由 可得： r 越大，T越大。 ⑷由 可得： r 越大，a 向越小。 1、人造卫星的v、ω、T、a与轨道半径r的关系 （09年重庆卷）据报道，“嫦娥一号”和“嫦娥二号”绕月飞行器的圆形轨道距月球表面分别约为200Km和100Km，运动速率分别为v1和v2，那么v1和v2的比值为（月球半径取1700Km） （ ） A、 B、 C、 D、 C 例与练 同步卫星离地心距离r，运行速率为v1，加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球半