1、高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗教科書必修2 第二章第2節(jié),萬有引力定律的應(yīng)用,中山市東升高級中學(xué) 2019.4,我們在哪兒？,地球系太陽系銀河系本星系群本超星系團(tuán) ？總星系（宇宙）,中心環(huán)繞結(jié)構(gòu),拉尼亞凱亞超星系團(tuán) 雙魚-鯨魚座超星系復(fù)合體,想象一個情景：,1、不考慮其它星體對系統(tǒng)的影響！ 2、橢圓軌道近似為勻速圓周運(yùn)動！,中心天體M,環(huán)繞天體m,基本概念： 1、中心天體M 2、環(huán)繞天體m 3、軌道半徑、距離r 4、天體半徑R 5、高度h,基本關(guān)系：,軌道半徑r,距離r,G 為已知常數(shù),2、已知 ，求 。,3、已知 ，求 。,4、已知 ，求 。,5、已知 ，求 。,1、此關(guān)系式不能求解環(huán)繞天體質(zhì)量m,G

2、、M、v r G、M、r v G、 r、 v M M、 r、 v G,V的表達(dá)式可以改為 、T、n的表達(dá)式, M 2 = 2 = 2 = 2 T 2 = (2) 2 ,問題4分析： 已知、（、），求M,=?,一、計算天體質(zhì)量,設(shè)已知引力常數(shù)G、 軌道半徑r、 公轉(zhuǎn)周期T，,由 M 2 =m 2 T 2 得M= 4 2 3 2,若再已知中心天體半徑R，則可以計算中心天體的密度：,由= M 和V= 4 3 3 得= 3 3 2 3,若環(huán)繞天體在中心天體表面附近，則，此時= 3 2,例1、若已知某行星繞太陽公轉(zhuǎn)的半徑為r，公轉(zhuǎn)的周期為T，萬有引力常量為G，則由此可求出（ ） A某行星的質(zhì)量 B太陽的

3、質(zhì)量 C某行星的密度 D太陽的密度,B,例2、2018年11月26日，美國“洞察”號在火星艾利希平原成功著陸，執(zhí)行人類首次探究火星“內(nèi)心深處”的任務(wù)。若此探測器在著陸前在火星表面環(huán)繞一周所用時間為，且已知萬有引力常量為G，則由此可求出（ ） A某探測器的質(zhì)量 B火星的質(zhì)量 C某探測器的密度 D火星的密度,D,例3、, M 2 = 2 = 2 = 2 T 2 = (2) 2 ,問題3分析： 已知、,求（、）,(、）=?,設(shè)已知引力常數(shù)G、 衛(wèi)星軌道半徑r、 地球質(zhì)量M，,由 M 2 = 2 ，得= ,運(yùn)行速度： 1、衛(wèi)星自由運(yùn)行時的速度。 2、衛(wèi)星軌道越高，運(yùn)行速度越小。,二、發(fā)射人造衛(wèi)星,發(fā)射

4、速度： 1、衛(wèi)星自由運(yùn)行的初速度，即星箭分離時的速度，方向與環(huán)繞軌道相切。 2、星箭分離一般均在近地點(diǎn)完成。 3、衛(wèi)星軌道越高，發(fā)射速度越大。,衛(wèi)星發(fā)射原理,當(dāng)衛(wèi)星在地球表面附近運(yùn)行時， 軌道半徑地球半徑,此時，= R ， 把G、M、R的數(shù)值代入可得： 7.9 10 3 /=7.9/,1、圓周軌道中，人造衛(wèi)星的最大運(yùn)行速度。 2、人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度。,衛(wèi)星發(fā)射條件,宇宙速度： 1、第一宇宙速度，也叫環(huán)繞速度， =./ 2、第二宇宙速度，也叫脫離速度， =./ 3、第三宇宙速度，也叫逃逸速度, =./,衛(wèi)星變軌： ,例4：關(guān)于第一宇宙速度，下列說法中正確的是（ ） A它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛

5、行的最大速度 B它等于人造地球衛(wèi)星在近地圓形軌道上的運(yùn)行速度； C它是能使衛(wèi)星進(jìn)入環(huán)繞地球軌道的最大發(fā)射速度 D它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行時近地點(diǎn)的速度,B,例5：年5月10日，我國成功地發(fā)射了“一箭雙星”，將“風(fēng)云1號”氣象衛(wèi)星和“實(shí)驗5號”科學(xué)試驗衛(wèi)星送入離地面870km的軌道，已知地球半徑為6400km，這兩顆衛(wèi)星的速度約為（ ） A11.2km/s B7.9km/s C7.4km/s D1km/s,C,例6、,衛(wèi)星發(fā)展： 1957年10月4日蘇聯(lián)發(fā)射了世界上第一顆人造衛(wèi)星。 之后，美國、法國、日本也相繼發(fā)射了人造衛(wèi)星。 中國于1970年4月24日發(fā)射了自己的第一顆人造衛(wèi)星東方紅一號。 衛(wèi)

6、星分類： 1、按照運(yùn)行軌道高度不同分為：低軌（近地）、中軌、高軌（遠(yuǎn)地）； 2、按照運(yùn)行軌道特點(diǎn)不同分為：地球同步衛(wèi)星（地球靜止衛(wèi)星、同步衛(wèi)星）、太陽同步衛(wèi)星、大橢圓軌道衛(wèi)星和極軌道衛(wèi)星； 3、按照用途劃不同可分為：通信衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、偵察衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星、測地（資源）衛(wèi)星、截?fù)粜l(wèi)星、清潔衛(wèi)星等。 ,公轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，軌道在地球赤道正上方，同步衛(wèi)星很多物理量大小相同方向不同。另外，要注意與自身質(zhì)量有關(guān)的量大小不一定相同。,我國衛(wèi)星系列： 科學(xué)實(shí)驗：實(shí)踐系列、探測系列、墨子號 氣象衛(wèi)星：風(fēng)云系列 對地觀測：資源系列、海洋系列、遙感系列、高分系列 通訊廣播：東方紅系列、鑫諾系列、中星系列、亞太系列、 中繼衛(wèi)星：天鏈系列 定位導(dǎo)航：北斗系統(tǒng) ,除衛(wèi)星外，其它各種航天器（宇宙飛船、航天飛機(jī)、空天飛機(jī)、空間站、空間探測器）也均是利用這種原理發(fā)射的。,想象一個情景：,1、不考慮其它星體對系統(tǒng)的影響！ 2、橢圓軌道近似為勻速圓周運(yùn)動！,中心天體M,環(huán)繞天體m,如果沒有這種近似？,三、預(yù)測未知天體,1、海王星的發(fā)現(xiàn)； 2、冥王星的發(fā)現(xiàn)。,事件：1821年，天王星的計算軌道與觀測軌道存在較大誤差 原因：各種猜想 分析：受各行星影響（亞當(dāng)斯，勒維烈） 結(jié)果：1846年，發(fā)現(xiàn)海