中山市一中：龍亦兵普通高中物理課程標準實驗教科書(必修1)3.2萬有引力定律的應用（一）研究太空天體計算中心天體的質量1、通過觀察得知：繞某個行星做勻速圓周運動的衛(wèi)星的周期為T，運行軌道半徑為r，你能否計算出該行星的質量？rF引Mm解：設行星的質量為M，衛(wèi)星的質量為m.對衛(wèi)星：F引=ma

如果再已知行星的半徑R，你能否計算出該行星的密度？T利用萬有引力定律研究天體類型一：引力距離軌道半徑一般只能求出被繞行者的質量!!!計算中心天體的密度類型二：2.有人說：“若能觀察到某行星表面附近的一顆衛(wèi)星的周期T,我們就可以估算出該行星的密度ρ.”你認為呢?解：設行星的質量為M，半徑為R，衛(wèi)星的質量為m.對衛(wèi)星：RT若已知太陽的一個行星繞太陽運轉的軌道半徑為r，周期為T，引力常數(shù)為G，則可求得：（）A、該行星的質量B、太陽的質量C、該行星的平均密度D、太陽的平均密度練一練：B【教材P50.3改編】:已知地球的半徑R=6400km，地球表面的重力加速度g=10m/s2,月球繞地球的運行周期T=27天，又知月球繞地球的運動可以近似看成勻速圓周運動,你能否估算出月球到地球的距離。計算天體間的距離對繞地球做勻速圓周運動月球：又∵在地表附近:F引F引=ma解：rT條件不夠，地面來湊!類型三：１、將行星（或衛(wèi)星）運動簡化為“圍繞圓心處的中心天體做勻速圓周運動”,其向心力有萬有引力提供：研究天體運動的“兩個關鍵方程”:F引rvMmR應用時根據(jù)具體情況選擇“a”的具體表達式：2、若題中涉及中心天體表面附近的重力加速度“g”,就將用到：在中心天體表面附近:“牛二”應用“黃金代換”總結提高【課本P6111題】中子星以角速度ω繞自身的幾何對稱軸旋轉，若維持其表面物質不會因快速旋轉而被摔掉的力只有萬有引力，那么該星球的密度ρ至少要多大？ω教材P61作業(yè)講評預測未知天體海王星的發(fā)現(xiàn)使哥白尼學說和牛頓力學得到了最好的證明，也成為科學史上的一段佳話。閱讀教材P52“筆尖上發(fā)現(xiàn)的行星”---海王星發(fā)現(xiàn)者：伽勒（Galle）發(fā)現(xiàn)時間：1846年冥王星近景（哈勃太空望遠鏡）發(fā)現(xiàn)者：湯博（Tombaugh）發(fā)現(xiàn)時間：1930年類型四：中山市一中：龍亦兵普通高中物理課程標準實驗教科書(必修1)3.2萬有引力定律的應用（二）人造衛(wèi)星和宇宙速度當你仰望天空，在滿天星斗中，你也許會看到我們人類送上天空的“星星”人造衛(wèi)星與宇宙速度一、計算衛(wèi)星的運動：F引v=？rMmR【例題】某人造衛(wèi)星繞地球勻速圓周運動的軌道半徑為r，地球質量為M，地球表面的重力加速度為g，萬有引力常量為G。(1)試用r、M、G表示衛(wèi)星的加速度a、線速度v、角速度ω、周期T;如果要你用r、R、g來表示呢？GT=?a=?ω=?對衛(wèi)星:v=？rmR【練習】某人造衛(wèi)星繞地球勻速圓周運動的軌道半徑為r，地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，萬有引力常量為G。a=?T=?在地表:(2)試用r、R、g表示衛(wèi)星的加速度a、線速度v、角速度ω、周期T;gω=?1234交流與總結：比較不同軌道衛(wèi)星的加速度、線速度、角速度、周期的大小?v1>v2=v3>v4T1<T2=T3<T4ω1>ω2=ω3>ω4a1>a2=a3>a4衛(wèi)星的運動學量“a”“v”“ω”“T”與軌道半徑“r”存在一一對應關系！1.兩顆衛(wèi)星A、B繞地球作勻速圓周運動，周期比.TA:TB=1:8,則它們的軌道半徑之比和運動速率之比分別為：（）A、RA：RB=4：1VA：VB=1：2B、RA：RB=4：1VA：VB=2：1C、RA：RB=1：4VA：VB=1：2D、RA：RB=1：4VA：VB=2：1DF引ω=？rMma=?T=?V=？教材P55作業(yè)講評教材P61若取地球半徑R=6400km，地表處重力加速度g=9.8m/s2，試計算沿地球表面平拋出的速度至少應為多大時物體將不再落回地球表面？牛頓設想的人造衛(wèi)星原理衛(wèi)星是如何被送上太空的呢？二、宇宙速度第一宇宙速度(環(huán)繞速度)：v1=7.9km/s,衛(wèi)星在近地軌道(r=R)做勻速圓周運動的環(huán)繞速度，人造地球衛(wèi)星最小的發(fā)射速度；會推導、計算第一宇宙速度？概念區(qū)分：

環(huán)繞速度：衛(wèi)星進入指定軌道繞地做勻速圓周運動的線速度

發(fā)射速度：發(fā)射物在地面附近離開發(fā)射裝置時的初速度牛頓設想的人造衛(wèi)星原理交流與討論：怎樣理解第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星最小的發(fā)射速度，最大的環(huán)繞速度；第二宇宙速度(脫離速度)：v2=11.2km/s

擺脫地球引力的束縛的最小發(fā)射速度；第三宇宙速度(逃逸速度)：v3=16.7km/s

擺脫太陽引力的束縛的最小發(fā)射速度；7.9km/s<v<11.2km/s衛(wèi)星將繞地球做橢圓軌道運動。＞＜三個宇宙速度分別是指發(fā)射近地衛(wèi)星、脫離地球引力和脫離太陽引力所需要的最小地面發(fā)射速度．m1m2v2v1運行速度：v1v2發(fā)射速度：v1′v2′D【練習】關于第一宇宙速度，下列說法錯誤的是(

)A．它是人造地球衛(wèi)星繞地球(圓軌道)飛行的最大速度B．它是人造地球衛(wèi)星在近地圓軌道上的運行速度C．它是發(fā)射人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度D．它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運行時近地點的速度對點訓練1、關于衛(wèi)星的軌道圍繞地球做穩(wěn)定勻速圓周運動的人造衛(wèi)星的軌道平面可以跟赤道平面重合，也可以跟赤道平面垂直，還可以跟赤道平面成任意角度．但軌道圓心必為地球球心（如圖）．例：可以發(fā)射一顆這樣的人造地球衛(wèi)星，使其圓軌道（）A、與地球表面上某一緯線（非赤道）是共面同心圓B、與地球表面上某一經度線所決定的圓總是共面同心圓C、與地球赤道是共面同心圓，且衛(wèi)星相對于地面是靜止的D、與地球赤道是共面同心圓，但衛(wèi)星相對地面是運動的CD補充幾個問題2、關于同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星主要用于廣播電視及移動通信中，是現(xiàn)代文明的標志?！巴健睏l件

:1.同步衛(wèi)星與地球自轉具有相同的周期（T=24h）2.同步衛(wèi)星必須位于赤道正上方，距離地面h≈3.6×107m算一算：已知地球的半徑為R=6400km,地球自轉的周期T=24h,地球表面的重力加速度g=10m/s2,試計算同步衛(wèi)星到地面的高度h=?在地表:解：對同步衛(wèi)星:《課本》P543、關于衛(wèi)星的發(fā)射3、關于衛(wèi)星的發(fā)射AC兩次點火提速！停泊軌道轉移軌道《名師P50,例3》

r≈RRv1a1a2v2同步衛(wèi)星近地衛(wèi)星赤道物體尋找共同點近地衛(wèi)星同步衛(wèi)星赤道物體受力情況相同角速度相同4、比較：隨地球自轉的物體YU繞地運轉的衛(wèi)星DA213①:赤道上的物體②:一般衛(wèi)星③:同步衛(wèi)星v2>

v3T2<T3ω2>ω3a2>

a3交流：比較以下三者的向心加速度、線速度、角速度、周期的大小?>v1

=T1

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5、關于雙星問題“雙星”就是太空中有兩顆質量分別為M1和M2的星球,它們在相互之間的萬有引力作用下，繞連線上的某點做周期相同的勻速圓周運動.Or1M1M2r2則：兩者的軌道半徑之比：r1:r2=

.《名師》P585、關于雙星問題“雙星”就是太空中有兩顆質量分別為M1和M2的星球,它們在相互之間的萬有引力作用下，繞連線上的某點做周期相同的勻速圓周運動.Or1M1M2r2則：兩者的軌道半徑之比：r1:r2=

.M2:M1練習：《名師》P58，例2M1與M2間距離研究對象的軌道圓半徑再見教學設計：龍亦兵課件制作：龍亦兵練2：關于地球同步通訊衛(wèi)星，下列說法中正確的是（）A.它一定在赤道上空運行

B.各國發(fā)射的這種衛(wèi)星軌道半徑都一樣

C.它運行的線速度一定小于第一宇宙速度

D.它運行的線速度介于第一和第二宇宙速度之間ABCOr1M1M2r23、關于衛(wèi)星的發(fā)射123QP《名師P59例2改編》發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后點火，使其沿橢圓軌道2運行，最后再次點火.將衛(wèi)星送入同步圓軌道3.軌道1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點（如圖），則當衛(wèi)星分別在1,2,3軌道上正常運行時,以下說法正確的是:()A．衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1的速率B．衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度C．衛(wèi)星在軌道2上經過Q點時的速度大于它在軌道1上經過