万有引力定律的应用1.ppt

3.2 万有引力定律的应用,万有引力定律应用中的两类模型,第一类：在星球（如地球）表面的物体，随星球自转而转动，此时物体所受重力与星球对它的万有引力视为相等。,等量关系：,忽略地球自转的影响,重力加速度的决定式,黄 金 代 换 式,第二类：研究一个天体m绕着另一个天体m作（近似）匀速圆周运动，由万有引力提供向心力,等量关系,物理量：m , r , T (w) ,知二求一,天体质量的计算,基本思路：对于天体，万有引力是唯一的受力，因此,向心力,万有引力,天体质量,天体质量的计算太阳质量,已知地球绕太阳公转的轨道半径1.501011m，公转周期是3.16107s，所以太阳质量,天体质量的计算地球质量,已知月球绕地球运转的轨道半径和周期，可以计算出地球的质量。,星球的平均密度的求法,一、已知星球表面重力加速度g和星球半径R,求星球平均密度,质量M 体积V,二、一天体m绕另一个天体m运动，已知公转周期T,公转轨道半径 r 和中心天体半径R,求m天体平均密度,星球的平均密度的求法(第二类模型）,g为星球表面重力加速度, R为地球半径。,m未知，而告诉表面g时，代换,两类模型在应用中的联系,应用万有引力定律应特别掌握： “万有引力提供向心力”的动力学方程。,二.预测未知天体海王星、冥王星的发现,万有引力对研究天体运动有着重要的意义。海王星、冥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)。后来，科学家利用这一原理还发现了太阳系的第9颗行星冥王星，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。,【问题】地面上的物体，怎样才能成为人造地球卫星呢？,三.人造地球卫星和宇宙速度,对于靠近地面的卫星，可以认为此时的 r 近似等于地球半径R，把r用地球半径R代入，可以求出：,这就是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最低发射速度，也是最大的运行速度，也叫做第一宇宙速度。,【问题】近地面的卫星的速度是多少呢？,三.人造地球卫星和宇宙速度,1.卫星绕行速度、角速度、周期与半径的关系：,（r越大，T越大）,（r越大，v越小）,（r越大，越小）,第三宇宙速度（逃逸速度）：v=16.7千米/秒； （卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度）,2.宇宙速度,第一宇宙速度（环绕速度）：v=7.9千米/秒； （地球卫星的最小发射速度，地球卫星最大的绕行速度）,第二宇宙速度（脱离速度）：v=11.2千米/秒； （卫星挣脱地球束缚变成小行星的最小发射速度）,【例题】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,【答案】 D,【例题】人造卫星以地心为圆心做匀速圆周运动，下列说法正确的是： A.半径越大，速率越大，周期越小 B.半径越大，速率越小，周期越大 C.所有卫星的角速度相同，与半径无关 D.所有卫星的速率均相同，与半径无关,【答案】B,什么是地球同步卫星？ 所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，它的周期与地球自转的周期相同。T24h。 地球同步卫星满足的条件 所有的同步卫星只能分布在赤道上方的一个确定轨道上。 所有的同步卫星的轨道高度为一个定值。,代入数据得：h=3.6107(m),3.同步卫星,【说明】 1.为了同步卫星之间不互相干扰，大约3左右才能放置1颗，这样地球的同步卫星只能有120颗。可见，空间位置也是一种资源。 2.同步卫星主要用于通讯。要实现全球通讯，只需三颗同步卫星即可。,中星6号 中星6号卫星(ChinaSat-6)是公司拥有的通信广播卫星，采用东方红3号平台，有中国空间技术研究院自行研制生产，于1997年5月12日由长征3号甲运载火箭在西昌卫星发射中心发射成功并定点于东经125度地球同步轨道。星上拥有24个C频段转发器。波束覆盖中国全境，主服务区覆盖中国大陆及台湾和海南岛