1、第二節(jié) 萬有引力定律的應(yīng)用,神舟十一號載人飛船成功發(fā)射,【你想過嗎?】怎樣把宇宙飛船發(fā)射到太空中呢？ 為什么“神舟飛船”能像月球那樣圍繞地球旋轉(zhuǎn)呢？,A,O,V0,一.人造地球衛(wèi)星發(fā)射和宇宙速度,牛頓的人造地球衛(wèi)星設(shè)想,速度足夠大！,【問題1】如何使衛(wèi)星獲得比較大的速度呢?,齊奧爾科夫斯基的多級火箭構(gòu)想,【情境】設(shè)地球和衛(wèi)星的質(zhì)量分別為M，m，衛(wèi)星到地心的距離為r，若將衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)近似看為圓周運(yùn)動，試計(jì)算衛(wèi)星運(yùn)行的速率v?,思路引導(dǎo),(1)物體做圓周運(yùn)動的向心力公式是什么？分別寫出向心力與線速度、角速度、加速度以及周期的關(guān)系式。,(2)萬有引力定律如何用公式表示？,(3)衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動所

2、需向心力由什么提供？,【情境】設(shè)地球和衛(wèi)星的質(zhì)量分別為M，m，衛(wèi)星到地心的距離為r，若將衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)近似看為圓周運(yùn)動，試計(jì)算衛(wèi)星運(yùn)行的速率v?,衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的向心力由萬有引力提供,【問題2】距地面越高的衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)速率越大還是越小?,rv 即距地面越高的衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)速率越小,【擴(kuò)展】距地面越高的衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)的、T、 越大還是越小?,【問題3】那么，是向高軌道發(fā)射困難，還是向低軌道發(fā)射衛(wèi)星困難呢？,向高軌道發(fā)射衛(wèi)星比向低軌道發(fā)射衛(wèi)星要困難，因?yàn)橄蚋哕壍腊l(fā)射衛(wèi)星，火箭要克服地球?qū)λ囊ψ龈嗟墓?【問題4】對于靠近地面運(yùn)行的人造衛(wèi)星，它繞地球的速率為?,特別提醒,對于靠近地面運(yùn)行的人造衛(wèi)星，可以認(rèn)為此時的

3、r近似等于地球的半徑R=6.38 106 m,在地球表面運(yùn)行時r R,【有其它方法嗎?】,若不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，靠近地面上物體的重力等于地球?qū)λ娜f有引力,第一宇宙速度（環(huán)繞速度）：v =7.9千米/秒 （地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，地球衛(wèi)星最大的繞行速度）,宇宙速度：,或,第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球的最大速度，為什么？,為什么說第一宇宙速度是發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度？,【問題5】如果衛(wèi)星進(jìn)入地面附近的軌道速度大于7.9km/s,此時衛(wèi)星的運(yùn)行軌道又如何呢？,迷你實(shí)驗(yàn)室,第三宇宙速度（逃逸速度）：v =16.7千米/秒 （衛(wèi)星掙脫太陽束縛的最小發(fā)射速度）,第一宇宙速度（環(huán)繞速度）：v =7.9千米/

4、秒 （地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，地球衛(wèi)星最大的繞行速度）,第二宇宙速度（脫離速度）：v =11.2千米/秒 （衛(wèi)星掙脫地球束縛變成小行星的最小發(fā)射速度）,或,宇宙速度：,7.9km/sv11.2km/s（橢圓）,11.2km/sv16.7km/s （成為太陽的人造行星）,v16.7km/s（飛出太陽系）,課堂練習(xí),1. 地球半徑為R，質(zhì)量為M，地面附近的重力加速度為g，萬有引力常量為G，則靠近地面運(yùn)轉(zhuǎn)的人造地球衛(wèi)星環(huán)繞速度為（ ）,AD,思路小結(jié),（2）物體在天體（如地球）近表面作勻速圓周運(yùn)動時受到的重力近似等于萬有引力。,（1）衛(wèi)星（或行星）作勻速圓周運(yùn)動所需的向心力都由萬有引力提供。,解決天

5、體運(yùn)動問題的兩條基本思路,二.認(rèn)識人造地球衛(wèi)星,二.認(rèn)識人造地球衛(wèi)星,衛(wèi)星的軌道,衛(wèi)星軌道特點(diǎn)：所有衛(wèi)星的軌道都必須以地心為軌道圓心或焦點(diǎn)。,二.認(rèn)識人造地球衛(wèi)星,衛(wèi)星的軌道,衛(wèi)星軌道特點(diǎn)：所有衛(wèi)星的軌道都必須以地心為軌道圓心或焦點(diǎn)。,地球同步衛(wèi)星：所謂地球同步衛(wèi)星，是相對于地面靜止的和地球具有相同周期的衛(wèi)星。,定周期,即運(yùn)行周期等于地球自轉(zhuǎn)周期（24 h） 定半徑（高度），即離地面高度一定 定速度，即運(yùn)行速度一定 定軌道平面,其運(yùn)行軌道只能在赤道正上方,地球同步衛(wèi)星的運(yùn)行特征 可概括為四個一定,同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)行還有什么特征？,同步衛(wèi)星的應(yīng)用：主要用于通信,3顆同步衛(wèi)星幾乎可實(shí)現(xiàn)全球覆蓋,所

6、以也叫通信衛(wèi)星,三.預(yù)測未知天體,萬有引力對研究天體運(yùn)動有著重要的意義。海王星、冥王星就是根據(jù)萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的。在18世紀(jì)發(fā)現(xiàn)的第七個行星天王星的運(yùn)動軌道，總是同根據(jù)萬有引力定律計(jì)算出來的有一定偏離。當(dāng)時有人預(yù)測，肯定在其軌道外還有一顆未發(fā)現(xiàn)的新星。后來，亞當(dāng)斯和勒維列在預(yù)言位置的附近找到了這顆新星(海王星)。后來，科學(xué)家利用這一原理還發(fā)現(xiàn)了太陽系的第9顆星體冥王星，由此可見，萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用，有極為重要的意義。,發(fā)現(xiàn)了海王星、冥王星,知識小結(jié):,第三宇宙速度（逃逸速度）：v =16.7千米/秒 （衛(wèi)星掙脫太陽束縛的最小發(fā)射速度）,第一宇宙速度（環(huán)繞速度）：v =7.9千米/秒 （地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，地球衛(wèi)星最大的繞行速度）,第二宇宙速度（脫離速度）：v =11.2千米/秒 （衛(wèi)星掙脫地球束縛變成小行星的最小發(fā)射速度）,一.人造地球衛(wèi)星和宇宙速度：,三.萬有引力的應(yīng)用-預(yù)測未知天體,關(guān)鍵思路,二.人造地球衛(wèi)星的認(rèn)識-衛(wèi)星軌道和同步衛(wèi)星,（2）物體在天體（如地球）近表面作勻速圓周運(yùn)動時受到的重力近似等于萬有引力。,（