高三物理下学期会考复习-万有引力定律.ppt

课题 万 有 引 力 定 律 行星运动 万有引力定律 万有引力定律 的应用 开普勒定律 （课本第一册P103 ） 表述（课本第一册P105 ） 公式 F = G Mm r 2 引力常数G的测定 卡文迪许扭秤卡文迪许扭秤 天体（新星）的发现 天体质量、密度的测定 人造卫星 线速度V、角速度 、周期T 与轨道半径r的关系。 宇宙速度 第一宇宙速度 第二宇宙速度 第三宇宙速度 (P108 ) 知识结构 巧妙之处在于两次巧妙之处在于两次“ “放放 大大” ”： 一是一是利用了较长的利用了较长的 “ “” ”型架和金属丝作弹簧型架和金属丝作弹簧, , 并在架上对称地装上两个并在架上对称地装上两个 大质量的金属球，使微弱大质量的金属球，使微弱 的力有了明显的力矩。的力有了明显的力矩。二二 是是在金属丝上装了一平面在金属丝上装了一平面 镜，做成了镜，做成了“ “光尺光尺” ”，使微，使微 小的转动能使反射光点在小的转动能使反射光点在 刻度尺上有较大距离的移刻度尺上有较大距离的移 动。动。 扭秤 发现新天体 1. 观测已知天体的轨道变化 2. 推测出未知天体的轨道变化 3. 按预测的轨道进行观察 天体密度测定 1. 1. 研究天体的某一个卫星研究天体的某一个卫星 2. 2. 观测出其周期和轨道半径观测出其周期和轨道半径 3. 依据F引作为向心力，列出 牛顿第二定律方程求解 F引 = G Mm r 2 4 2 T 2 = m r 4 2 T 2 G M = r 3 得： 天体质量 = M V 4 R天 3/3 = M 3 r 3 G T 2 R天 3 = 天体密度 人造卫星 把卫星的运动看成匀速圆周运动，把卫星的运动看成匀速圆周运动， 其需要的向心力由万有引力提供：其需要的向心力由万有引力提供： F向 = G Mm r 2 2 r= m 4 2 T 2 = m r = m ( 2 f )2 r V 2 r = m 轨道越高，需要的运行 速度相应应小一些。 G M V = r 轨道越高，运行一周需 要的时间会长一些。 4 2 r 3 T = G M 轨道越高，运行频率会 低一些。 4 2 r 3 f = G M 对于近地卫星，对于近地卫星， r r R R 地，地，此时的运行速度最大： 此时的运行速度最大： G M地 即：V = R地 = = 7.9 7.9 km/skm/s Tmin = 84.8 分钟 第一宇宙速度第一宇宙速度 运行速度 轨道越高，需要的运行 角速度相应应小一些。 G M = r 3 宇宙速度均指在地球上发射时相对地球的宇宙速度均指在地球上发射时相对地球的发发 射速度，射速度，不同于卫星进入轨道后正常的不同于卫星进入轨道后正常的运行速度。运行速度。 对于第一宇宙速度，才发射速度等于在轨道对于第一宇宙速度，才发射速度等于在轨道 上的运行速度。上的运行速度。 宇宙速度 V1 = 7.9 7.9 km/skm/s V2 = 11.2 11.2 km/skm/s V3 16.7 16.7 km/skm/s 太 假如以作匀速圆周运动的人造卫星的轨道 半径增大到原来的2倍，仍作圆周运动，则： 练习1 A. 根据公式V r ,可知卫星运动的线速度将增大 为原来的2倍 B. 根据公式F m V 2/ r ,可知卫星所需的向心力减 小到原来的12 C. 根据公式 ,可知地球提供的向心力将 减小到原来的14 F = G Mm r 2 G M = r 3 G M V = r D. 根据上述B和C中给出的公式 ,可知卫星运动的线 速度将减小到原来的 2 2 只有只有r r 是变量是变量 G M 得：V = r 近地卫星的速率是运行速率，同时这个数值近地卫星的速率是运行速率，同时这个数值 也是发射卫星时的最小速率：也是发射卫星时的最小速率： V地 V1 已知火星的质量是地球质量的 p 倍，其半 径是地球半径的 q 倍，在地球上发射的近地卫 星的速率为V1 ，若在火星上发射卫星，其发射 速度最小为 。 练习2 G M地 V地 = R地 G M火 V火 = R火 F向 = G Mm r 2 = m V 2/ r 从： 分别得： 和 q p V地得： V火 地球近地卫星运行速率 火星发射卫星最小速率 V地 V火 R地 R火 M地 M火 q p 同步卫星同步卫星 R h 2. 在赤道平面上 （即在赤道的正上方） 3. 离地面高度 h 3.610 4 km 1. T卫星T地球自转 24 h ENDEND F = G Mm r 2 素材公式 4 2 T 2 G M = r 3 F引 = G Mm r 2 = M V 4 R地 3/3 = M 3 r 3 G T 2 R天 3 = F向 = G Mm r 2 2 r= m 4 2 T 2 = m r