第02节万有引力定律的应用 (2).pptx

1、高中物理课程标准实验教科书必修2 第二章第2节,万有引力定律的应用,中山市东升高级中学 2019.4,我们在哪儿？,地球系太阳系银河系本星系群本超星系团 ？总星系（宇宙）,中心环绕结构,拉尼亚凯亚超星系团 双鱼-鲸鱼座超星系复合体,想象一个情景：,1、不考虑其它星体对系统的影响！ 2、椭圆轨道近似为匀速圆周运动！,中心天体M,环绕天体m,基本概念： 1、中心天体M 2、环绕天体m 3、轨道半径、距离r 4、天体半径R 5、高度h,基本关系：,轨道半径r,距离r,G 为已知常数,2、已知 ，求 。,3、已知 ，求 。,4、已知 ，求 。,5、已知 ，求 。,1、此关系式不能求解环绕天体质量m,G

2、、M、v r G、M、r v G、 r、 v M M、 r、 v G,V的表达式可以改为 、T、n的表达式, M 2 = 2 = 2 = 2 T 2 = (2) 2 ,问题4分析： 已知、（、），求M,=?,一、计算天体质量,设已知引力常数G、 轨道半径r、 公转周期T，,由 M 2 =m 2 T 2 得M= 4 2 3 2,若再已知中心天体半径R，则可以计算中心天体的密度：,由= M 和V= 4 3 3 得= 3 3 2 3,若环绕天体在中心天体表面附近，则，此时= 3 2,例1、若已知某行星绕太阳公转的半径为r，公转的周期为T，万有引力常量为G，则由此可求出（ ） A某行星的质量 B太阳的

3、质量 C某行星的密度 D太阳的密度,B,例2、2018年11月26日，美国“洞察”号在火星艾利希平原成功着陆，执行人类首次探究火星“内心深处”的任务。若此探测器在着陆前在火星表面环绕一周所用时间为，且已知万有引力常量为G，则由此可求出（ ） A某探测器的质量 B火星的质量 C某探测器的密度 D火星的密度,D,例3、, M 2 = 2 = 2 = 2 T 2 = (2) 2 ,问题3分析： 已知、,求（、）,(、）=?,设已知引力常数G、 卫星轨道半径r、 地球质量M，,由 M 2 = 2 ，得= ,运行速度： 1、卫星自由运行时的速度。 2、卫星轨道越高，运行速度越小。,二、发射人造卫星,发射

4、速度： 1、卫星自由运行的初速度，即星箭分离时的速度，方向与环绕轨道相切。 2、星箭分离一般均在近地点完成。 3、卫星轨道越高，发射速度越大。,卫星发射原理,当卫星在地球表面附近运行时， 轨道半径地球半径,此时，= R ， 把G、M、R的数值代入可得： 7.9 10 3 /=7.9/,1、圆周轨道中，人造卫星的最大运行速度。 2、人造卫星的最小发射速度。,卫星发射条件,宇宙速度： 1、第一宇宙速度，也叫环绕速度， =./ 2、第二宇宙速度，也叫脱离速度， =./ 3、第三宇宙速度，也叫逃逸速度, =./,卫星变轨： ,例4：关于第一宇宙速度，下列说法中正确的是（ ） A它是人造地球卫星绕地球飞

5、行的最大速度 B它等于人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行速度； C它是能使卫星进入环绕地球轨道的最大发射速度 D它是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度,B,例5：年5月10日，我国成功地发射了“一箭双星”，将“风云1号”气象卫星和“实验5号”科学试验卫星送入离地面870km的轨道，已知地球半径为6400km，这两颗卫星的速度约为（ ） A11.2km/s B7.9km/s C7.4km/s D1km/s,C,例6、,卫星发展： 1957年10月4日苏联发射了世界上第一颗人造卫星。 之后，美国、法国、日本也相继发射了人造卫星。 中国于1970年4月24日发射了自己的第一颗人造卫星东方红一号。 卫

6、星分类： 1、按照运行轨道高度不同分为：低轨（近地）、中轨、高轨（远地）； 2、按照运行轨道特点不同分为：地球同步卫星（地球静止卫星、同步卫星）、太阳同步卫星、大椭圆轨道卫星和极轨道卫星； 3、按照用途划不同可分为：通信卫星、气象卫星、侦察卫星、导航卫星、测地（资源）卫星、截击卫星、清洁卫星等。 ,公转周期与地球自转周期相同，轨道在地球赤道正上方，同步卫星很多物理量大小相同方向不同。另外，要注意与自身质量有关的量大小不一定相同。,我国卫星系列： 科学实验：实践系列、探测系列、墨子号 气象卫星：风云系列 对地观测：资源系列、海洋系列、遥感系列、高分系列 通讯广播：东方红系列、鑫诺系列、中星系列、亚太系列、 中继卫星：天链系列 定位导航：北斗系统 ,除卫星外，其它各种航天器（宇宙飞船、航天飞机、空天飞机、空间站、空间探测器）也均是利用这种原理发射的。,想象一个情景：,1、不考虑其它星体对系统的影响！ 2、椭圆轨道近似为匀速圆周运动！,中心天体M,环绕天体m,如果没有这种近似？,三、预测未知天体,1、海王星的发现； 2、冥王星的发现。,事件：1821年，天王星的计算轨道与观测轨道存在较大误差 原因：各种猜想 分析：受各行星影响（亚当斯，勒维烈） 结果：1846年，发现海