高一物理必修2 6.3《物理萬(wàn)有引力定律》課件4（人教版）

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,歡迎進(jìn)入物理課堂,萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用,⑴將物體在行星表面所受到的萬(wàn)有引力近似看作等于物體的重力。行星表面的加速度近似看作是由萬(wàn)有引力產(chǎn)生的。,宇宙間一切物體都是相互吸引著的，通常兩個(gè)物體間的萬(wàn)有引力非常微小，人們無(wú)法覺(jué)察到它，但在天體系統(tǒng)中，由于天體的質(zhì)量均很大，萬(wàn)有引力就起著決定性的作用。,此作用集中體現(xiàn)在如下兩個(gè)方面：,⑵天體運(yùn)動(dòng)視為圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力充當(dāng)著向心力的作用。,應(yīng)用時(shí)根據(jù)實(shí)際情況選用相應(yīng)的公式進(jìn)行分析。,萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用,【注意】某一高度的重力加速度g與在此高度繞行的向心加速度a的值相同。,在中學(xué)階段，一般把天體的橢圓運(yùn)動(dòng)近似為勻速圓周運(yùn)動(dòng)。據(jù)此，無(wú)論是比例題（常以選擇題、填空題出現(xiàn)）還是計(jì)算題，均可用“萬(wàn)有引力提供向心力”的動(dòng)力學(xué)方程來(lái)解決。,萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用,一.天體質(zhì)量或密度的估算,二.預(yù)測(cè)未知天體——海王星的發(fā)現(xiàn),三.人造地球衛(wèi)星和宇宙速度,應(yīng)用萬(wàn)有引力定律應(yīng)特別掌握：“萬(wàn)有引力提供向心力”的動(dòng)力學(xué)方程。,萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用,【例題】若月球圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其周期為T，又知月球到地心的距離為r，試求出地球的質(zhì)量和密度。,【解】萬(wàn)有引力提供月球圓周運(yùn)動(dòng)向心力,萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用,——測(cè)出衛(wèi)星圍繞天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r和周期T,一.天體質(zhì)量或密度的估算,（式中r——衛(wèi)星軌道半徑，R——天體半徑）（當(dāng)衛(wèi)星繞天體表面運(yùn)動(dòng)時(shí)，軌道半徑r與天體半徑R相等）,萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用,【例題】把地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)看作是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑約為1.51011km，已知引力常量G=6.6710－11Nm2/kg2，則可估算出太陽(yáng)的質(zhì)量約為kg。,【解】地球繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)周期:T=365246060=3.15107s地球繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由萬(wàn)有引力提供。,【提示】解題時(shí)經(jīng)常需要引用一些常數(shù)，如地球自轉(zhuǎn)周期、月球公轉(zhuǎn)周期等。應(yīng)注意挖掘使用。,萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用,【例題】據(jù)美聯(lián)社2002年10月7日?qǐng)?bào)道，天文學(xué)家在太陽(yáng)系的9大行星之外，又發(fā)現(xiàn)了一顆比地球小得多的新行星，而且還測(cè)得它繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期約為288年。若把它和地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道都看作圓，問(wèn)它與太陽(yáng)的距離約是地球與太陽(yáng)距離的多少倍？,【答案】44倍,萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用,二.預(yù)測(cè)未知天體——海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn),萬(wàn)有引力對(duì)研究天體運(yùn)動(dòng)有著重要的意義。海王星、冥王星就是根據(jù)萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)的。在18世紀(jì)發(fā)現(xiàn)的第七個(gè)行星——天王星的運(yùn)動(dòng)軌道，總是同根據(jù)萬(wàn)有引力定律計(jì)算出來(lái)的有一定偏離。當(dāng)時(shí)有人預(yù)測(cè)，肯定在其軌道外還有一顆未發(fā)現(xiàn)的新星。后來(lái)，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(lái)，科學(xué)家利用這一原理還發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)系的第9顆行星——冥王星，由此可見(jiàn)，萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用，有極為重要的意義。,2006年8月24日上午國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)大會(huì)投票決定不再將傳統(tǒng)九大行星之一的冥王星視為行星，而將其列入“矮行星”。大會(huì)通過(guò)的決議規(guī)定將行星定義范圍限制在太陽(yáng)系之內(nèi)。規(guī)定“行星”指的是圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)、自身引力足以克服其剛體力而使天體呈圓球狀、并且能夠清除其軌道附近其他物體的天體。這些天體包括水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星，它們都是在1900年以前被發(fā)現(xiàn)的。而同樣具有足夠質(zhì)量、呈圓球形，但不能清除其軌道附近其他物體的天體稱為“矮行星”，冥王星所處的軌道在海王星之外，屬于太陽(yáng)系外圍的柯伊伯帶，這個(gè)區(qū)域一直是太陽(yáng)系小行星和彗星誕生的地方。冥王星由于其軌道與海王星的軌道相交，不符合新的行星定義，因此被自動(dòng)降級(jí)為“矮行星”.,【問(wèn)題】地面上的物體，怎樣才能成為人造地球衛(wèi)星呢？,三.人造地球衛(wèi)星和宇宙速度,萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用,對(duì)于靠近地面的衛(wèi)星，可以認(rèn)為此時(shí)的r近似等于地球半徑R，把r用地球半徑R代入，可以求出：,這就是人造地球衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的最低發(fā)射速度，也是最大的運(yùn)行速度，也叫做第一宇宙速度。,【問(wèn)題】近地面的衛(wèi)星的速度是多少呢？,萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用,萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用,三.人造地球衛(wèi)星和宇宙速度,1.衛(wèi)星繞行速度、角速度、周期與半徑的關(guān)系：,（r越大，T越大）,（r越大，v越?。?（r越大，ω越小）,萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用,③第三宇宙速度（逃逸速度）：v=16.7千米/秒；（衛(wèi)星掙脫太陽(yáng)束縛的最小發(fā)射速度）,2.宇宙速度,①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）,②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）,【例題】人造衛(wèi)星的天線偶然折斷，天線將做：A.自由落體運(yùn)動(dòng)B.平拋運(yùn)動(dòng)C.遠(yuǎn)離地球飛向太空D.繼續(xù)和衛(wèi)星一起沿軌道運(yùn)轉(zhuǎn),【答案】D,萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用,【例題】人造衛(wèi)星以地心為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是：A.半徑越大，速率越大，周期越小B.半徑越大，速率越小，周期越大C.所有衛(wèi)星的角速度相同，與半徑無(wú)關(guān)D.所有衛(wèi)星的速率均相同，與半徑無(wú)關(guān),【答案】B,萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用,設(shè)地球質(zhì)量為m′，半徑為R。人造地球衛(wèi)星在圓軌道上運(yùn)行，質(zhì)量為m，軌道半徑為r。那么，在該軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的速度v如何推算？,,從上式可以看出:,衛(wèi)星離地心越遠(yuǎn)，它運(yùn)行的速度越小！若v忽然增大，則r增大??！,萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用,【例題】金星的半徑是地球的0.95倍，質(zhì)量為地球的0.82倍，金星的第一宇宙速度是多大?,【解】設(shè)地球半徑為R，金星的半徑為r=0.95R，地球質(zhì)量為m，金星質(zhì)量m’=0.82m，地球的第一宇宙速度為7.9km/s。金星的第一宇宙速度為v1，則：,萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用,同學(xué)們?cè)偎闼?，近地衛(wèi)星的周期又是多少呢？,我們能否發(fā)射一顆周期為50min的衛(wèi)星呢？,不能?。?萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用,萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用,⑴什么是地球同步衛(wèi)星？——所謂地球同步衛(wèi)星是指相對(duì)于地面靜止的人造衛(wèi)星，它的周期與地球自轉(zhuǎn)的周期相同。T＝24h。⑵地球同步衛(wèi)星滿足的條件①所有的同步衛(wèi)星只能分布在赤道上方的一個(gè)確定軌道上。②所有的同步衛(wèi)星的軌道高度為一個(gè)定值。,萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用,代入數(shù)據(jù)得：h=3.6107(m),3.同步衛(wèi)星,萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用,【說(shuō)明】1.為了同步衛(wèi)星之間不互相干擾，大約3左右才能放置1顆，這樣地球的同步衛(wèi)星只能有120顆?？梢?jiàn)，空間位置也是一種資源。2.同步衛(wèi)星主要用于通訊。要實(shí)現(xiàn)全球通訊，只需三顆同步衛(wèi)星即可。,,中星6號(hào)中星6號(hào)衛(wèi)星(ChinaSat-6)是公司擁有的通信廣播衛(wèi)星，采用東方紅3號(hào)平臺(tái)，有中國(guó)空間技術(shù)研究院自行研制生產(chǎn)，于1997年5月12日由長(zhǎng)征3號(hào)甲運(yùn)載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功并定點(diǎn)于東經(jīng)125度地球同步軌道。星上擁有24個(gè)C頻段轉(zhuǎn)發(fā)器。波束覆蓋中國(guó)全境，主服務(wù)區(qū)覆蓋中國(guó)大陸及臺(tái)灣和海南島，第二服務(wù)區(qū)覆蓋東沙、中沙、西沙等島嶼。中星6號(hào)衛(wèi)星現(xiàn)為郵電干線通信、專用衛(wèi)星通信、臨時(shí)電視節(jié)目、全國(guó)無(wú)線尋呼、會(huì)議電視、數(shù)據(jù)廣播等提供傳輸服務(wù)。,萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用,第二節(jié)萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用,第二節(jié)萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,