万有引力定律及其应用1.doc

第一章 1、应用万有引力定律的两条基本思路 ⑴、把卫星绕天体的运动理想化为匀速圆周运动，向心力由万有引力提供。在解题中常用的关系式为： ⑵、在地面附近的物体受的重力近似等于万有引力。即： 2．地球引力和地球表面物体的重力 忽略地球自转的影响重力等于引力 3．求天体质量、密度 方法一：行星运动的向心力由万有引力提供 方法二：天体对其表面物体的引力近似等于物体的重力。 4．卫星的运动规律 5、运行速度与发射速度 运行速度：指卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度 发射速度：若卫星发射后再无能量补充，卫星在离开发射装置时的初速度。 第一宇宙速度是卫星的最小发射速度．又是卫星的最大环绕运行速度． 6、人造卫星的相关问题 ⑴、人造地球卫星的轨道 ⑷、赤道上物体（A）、近地轨道卫星（B）、同步卫星（C）运动参数比较 C 轨道半径 rA=rBrC 抓住它们的联系和区别： A与B：半径相同 A与C：角速度相同 B与C：由万有引力提供向心力，而A不是。 周 期 TA=TCTB 线速度 vBvCvA 角速度 ωA=ωcωB 向心加速 aAaCaB 　第二第三节 飞向太空 课标定位 学习目标：1.会利用万有引力定律计算天体的质量． 2．理解人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系． 3．能利用人造卫星的运行规律分析、计算有关问题并能区分人造卫星的发射速度和环绕速度． 4．知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度． 重点难点：利用万有引力定律，求天体的质量、密度、运动周期和运动速度． 核心要点突破 特别提醒：(1)在用万有引力等于向心力列式求天体的质量时，只能求出中心天体的质量，这种方法不仅适用于地球，也适用于其他天体质量的计算 但由于人造地球卫星发射过程中要克服地球引力做功，增大势能，所以将卫星发射到离地球越远的轨道上，在地面所需要的发射速度越大，卫星的最小发射速度为7.9 km/s. 3．人造卫星的运行规律 在中学阶段，若无特别说明，我们一般将卫星的运行轨道视为圆轨道，卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力即：F万＝F向．由此可知 特别提醒：在同一中心天体做匀速圆周运动的所有卫星的v、ω、T、a各量都只与轨道半径r有关． 4．人造卫星的超重与失重 人造卫星在发射升空时，有一段加速运动；在返回地面时，有一段减速运动．这两个过程加速度方向均向上，因而都是超重状态． 人造卫星在沿圆轨道运行时，由于万有引力提供向心力，所以处于完全失重状态．在这种情况下，凡是与重力有关的力学现象都会停止发生．因此，在卫星上的仪器，凡是制造原理与重力有关的均不能使用．同理，与重力有关的实验也将无法进行． 三、对宇宙速度的理解 1．第一宇宙速度(环绕速度) 指人造卫星近地环绕速度，它是人造卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，是人造地球卫星的最小发射速度，v1＝7.9 km/s.发射速度小于7.9 km/s，卫星将不能围绕地球做圆周运动而落回地面 2．第二宇宙速度(脱离速度)：在地面上(r＝R)发射物体，使之能够脱离地球的引力作用，成为绕太阳运行的人造行星或飞到其他行星上去所必须达到的最小发射速度，称为第二宇宙速度，其大小为v＝11.2 km/s. 当卫星的发射速度7.9 km/sv11.2 km/s时，卫星的轨道是椭圆形的，地球处在椭圆的一个焦点上． 3．第三宇宙速度(逃逸速度)：在地面上发射物体，使之最后能脱离太阳的引力范围，飞到太阳系以外的宇宙空间所需的最小速度，称为第三宇宙速度，其大小为v＝16.7 km/s. 特别提醒：(1)第一宇宙速度是人造地球卫星的最大运行速度，也是最小发射速度． (2)三个宇宙速度分别为在三种不同情况下在地面附近的最小发射速度． 四、近地卫星与同步卫星的比较 1．近地卫星 所谓近地卫星指的是卫星的半径等于地球的半径，卫星做匀速圆周运动的向心力是万有引力． 它的运动速度为第一宇宙速度，它是卫星的最大绕行速度． 2．同步卫星 同步卫星指在赤道平面内，以和地球自转角速度相同的角速度绕地球运动的卫星．同步卫星又叫通讯卫星，同步卫星有以下几个特点： (1)同步卫星的运行方向与地球自转方向一致． (2)同步卫星的运转周期与地球自转周期相同，T＝24 h. (3)同步卫星的运行角速度等于地球自转的角速度． (4)同步卫星的轨道一定与赤道平面共面． 如图3－2－4所示，假设卫星在轨道B跟着地球的自转同步做匀速圆周运动，卫星运动的向心力由地球对它的引力F引的一个分力F1提供，由于另一个分力F2的作用将使卫星轨道靠向赤