节万有引力的应用(曾红梅).pptVIP

第二节 万有引力定律的应用 思考 若不知道月球绕地球运动的一些物理量(如T、轨道半径r，V 、w）,也不知道卫星绕地球运动的一些物理量。但知道地球表面的重力加速度为g，地球半径为R，求出地球的质量呢？ 一、人造地球卫星 描述卫星运动的量 近地卫星的周期 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T＝ ｈ. 地球同步卫星的轨道 （06广州一模）13（12分）神舟六号载人飞船在绕地球飞行了5圈后变轨，轨道变为距地面高度为h的圆形轨道。已知地球半径为R，地面附近的重力加速度为g。求飞船在圆轨道上运行的速度和运行的周期。 例4、太空中有一颗绕恒星做匀速圆周的行星，此行星上一昼夜的时间是6h。在行星的赤道处用弹簧秤测量物体的重力的读数比在两极时测量的读数小10%，已知引力常量G=6.67 ×10-11N·m2/kg2，求此行星的平均密度。 * 一、计算天体的质量 （1）月球围绕地球做匀速圆周运动，周期为T,已知月心到地心的距离为r,能否求出地球质量的表达式？ 若r=3.8X108m,地球质量为多少? 能否求出月球的质量是多少？ 讨论与交流 月球绕地球运动 （一）计算地球的质量 例1、已知引力常量为G以及下列哪组数据，可以算出地球质量的（　　） A、月球绕地球运动的周期及月心到地心的距离 B、地球绕太阳运动的周期及地心到太阳中心的距离 C、人造地球卫星在地面附近的运行速率和周期 D、地球绕太阳运动的速率及地心到太阳中心的距离 AC 如果知道哪些数据, 就可以求出太阳的质量? （二）计算太阳的质量 讨论与交流 地球绕太阳运动 例2：把地球绕太阳公转看做是匀速圆周运动，轨道平均半径为1.5×108km，已知引力常量Ｇ＝6.67 ×10-11N·m2/kg2,则可估算出太阳的质量大约是多少?（保留一位有效数字） （2）利用日常知识挖掘地球公转周期（T）这一隐含条件是解决该题的关键 （3）本方法求出的质量M是中心天体的而不是运动星体本身的质量m （1）根据万有引力定律和向心力公式即可求，即：F引=F向( ) Mm r2 = mrw2 G 应用的基本思路 （金三角关系） 向心力 mg 应用的基本思路 例３、已知地球半径为R、地面重力加速度为g,引力常量为G,试求出地球的密度.（不考虑地球的自转） （三）计算地球的密度 分析：在不考虑地球自转的情况下，地球表面及附近的物体受到的地球的引力等于它的重力，故先利用万有引力与重力相等的关系，表示出地球的质量，再根据球体的体积公式、密度公式确定地球的密度。 解题：设想在地球的表面放一个质量为m 的物体，物体受到的地球的引力和它受到的重力相等. 海王星和冥王星的发现　 二、理论的威力：预测末知天体 1821年，发现天王星的实际轨道与理论计算有较大的偏差。 可能原因：A、未知天体影响了天王星的运动；B、万有引力定律不正确。 英国的亚当斯和法国的勒维烈各自独立地根据万有引力定律计算出可能的未知天体的的质量和轨道参数。 1846年9月23日由柏林天文台在他们计算的轨道上观测到了新的行星－－海王星。 1930年2月18日，美国天文学家汤苞用同样的方法发现了冥王星。 海王星和冥王星的发现 太阳系的十大行星 三、人造卫星和宇宙速度 地面上的物体，怎样才能成为人造地球卫星呢？ 三百多年前，牛顿提出设想：山顶上一门大炮右以足够大的速度水平射出一颗炮弹，它将绕地球而不会落回地面。 牛顿的设想 人造卫星的发射 人造地球卫星运行遵从的规律是： 卫星绕地球做匀速圆周运动，地球对卫星的引力就是卫星做圆周运动的向心力。 设地球质量为M，半径为R。人造地球卫星在圆轨道上运行，质量为m，轨道半径为r。那么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的速度v如何推算？ 卫星的速度 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，叫做第一宇宙速度。(也叫环绕速度） 近地面的卫星的速度是多少呢？ 近地面的卫星的速度 2、第二宇宙速度：当物体的速度大于或等于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的吸引，不再绕地球运行。我们把这个速度叫第二宇宙速度(也叫脱离速度）。达到第二宇宙速度时还受到太阳的引力，绕太阳转，此时物体将成为太阳的人造行星。 3、第三宇宙速度：如果物体的速度等于或大于16.7km/s，物体就摆脱了太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。这个速度叫第三宇宙速度。(也叫逃逸速度） 宇宙速度 三大宇宙速度 有人说：“绕地球做匀速圆周运动的卫星，离地面越高，飞行速度也越大，周期也越大。”这种说法是否正确？ 讨论与交流 离地面越高的卫星，飞行的线速度越小