万有引力定律及综合应用精选课件.ppt

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1、关于万有引力定律关于万有引力定律及及综综合合应应用用第一页，本课件共有85页第二页，本课件共有85页 为了解决生活中常见的日出日落、四季变换问为了解决生活中常见的日出日落、四季变换问题，人类对天体的运动进行研究。题，人类对天体的运动进行研究。第一第一节节 万有引力定律万有引力定律第三页，本课件共有85页 在在公公年年前前4 4世世纪纪，古古希希腊腊亚亚里里士士多多德德认认为为：地地球球是是宇宇宙宙的的中中心心，静静止止不不动动，其其它它天天体则以地球为中心，在不停地绕其运动。体则以地球为中心，在不停地绕其运动。1.1.地心说：亚里士多德、托勒密 公元二世纪，公元二世纪，古希腊古希腊天文学家托勒

2、密发天文学家托勒密发展完善了展完善了“地心说地心说”，描绘了一个复杂的天体，描绘了一个复杂的天体运动图象。运动图象。天文学大成天文学大成一一.天体究竟做怎样的运动天体究竟做怎样的运动第四页，本课件共有85页托勒密的托勒密的托勒密的托勒密的“地心说地心说地心说地心说”行星运行图行星运行图行星运行图行星运行图一一.天体究竟做怎样的运动天体究竟做怎样的运动第五页，本课件共有85页2.2.日心日心日心日心说说：哥白尼：哥白尼：哥白尼：哥白尼(1473-1543)(1473-1543)(1473-1543)(1473-1543)近代天文学的奠基人近代天文学的奠基人近代天文学的奠基人近代天文学的奠基人 到

3、了到了1616世纪波兰天文学家哥白尼认为：世纪波兰天文学家哥白尼认为：太阳不动，太阳不动，处于宇宙的中心，地球和其它行星绕太阳转，处于宇宙的中心，地球和其它行星绕太阳转，“日心说日心说”。天体运行论天体运行论 代表人物：哥白尼、开普勒代表人物：哥白尼、开普勒。一一.天体究竟做怎样的运动天体究竟做怎样的运动第六页，本课件共有85页一一.天体究竟做怎样的运动天体究竟做怎样的运动哥白尼的哥白尼的哥白尼的哥白尼的“日心说日心说日心说日心说”行星运行图行星运行图行星运行图行星运行图第七页，本课件共有85页一一.天体究竟做怎样的运动天体究竟做怎样的运动 无论是无论是“地心说地心说”还是还是“日心说日心说”

4、所所描绘出行星运动的轨迹有什么共同特点，描绘出行星运动的轨迹有什么共同特点，运动性质如何？运动性质如何？完美的匀速圆周运动完美的匀速圆周运动（建立研究模型）（建立研究模型）真的是哪么完美真的是哪么完美的匀速圆周运动的匀速圆周运动吗？吗？第八页，本课件共有85页第第第第 谷（丹麦）谷（丹麦）谷（丹麦）谷（丹麦）开普勒（德国）开普勒（德国）开普勒（德国）开普勒（德国）四年多的刻苦四年多的刻苦计计算算二十年的精心二十年的精心观测观测否定否定1919种假种假设设 行星行星轨轨道道为椭圆为椭圆无论无论“地心说地心说”还是还是“日心说日心说”认为天体认为天体运动匀速圆周运动运动匀速圆周运动怎么回事怎么回事

5、呢呢火星运行火星运行火星运行火星运行轨轨道有道有道有道有 8分的误差分的误差一一.天体究竟做怎样的运动天体究竟做怎样的运动3.3.开普勒行星运开普勒行星运开普勒行星运开普勒行星运动规动规律律律律第九页，本课件共有85页开普勒第一定律开普勒第一定律开普勒第一定律开普勒第一定律(椭圆轨椭圆轨道定律道定律道定律道定律)R RF FF F地球地球地球地球太阳太阳太阳太阳3.3.3.3.开普勒三大行星运开普勒三大行星运开普勒三大行星运开普勒三大行星运动动定律定律定律定律开普勒开普勒所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太所有

6、的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。阳位于椭圆的一个焦点上。阳位于椭圆的一个焦点上。阳位于椭圆的一个焦点上。注：注：注：注：1 1 1 1、不同行星椭圆轨道不同。、不同行星椭圆轨道不同。、不同行星椭圆轨道不同。、不同行星椭圆轨道不同。2 2 2 2、多数大行星的轨道十分接近圆。、多数大行星的轨道十分接近圆。、多数大行星的轨道十分接近圆。、多数大行星的轨道十分接近圆。一一.天体究竟做怎样的运动天体究竟做怎样的运动第十页，本课件共有85页了解行星运动规律之前，我们先来了解一下了解行星运动规律之前，我们先来了解一下“椭圆椭圆”椭圆是平面上到两定点的距离之和为定值的点形成椭圆是

7、平面上到两定点的距离之和为定值的点形成的轨迹。两定点为的轨迹。两定点为焦点焦点，两定点间距为，两定点间距为焦距焦距，椭圆，椭圆有两条对称轴，长的对称轴叫有两条对称轴，长的对称轴叫长轴长轴，短的对称轴，短的对称轴叫短轴，长轴的一半叫叫短轴，长轴的一半叫半长轴半长轴R RF FF F地球地球地球地球太阳太阳太阳太阳第十一页，本课件共有85页椭圆偏心率是椭圆的焦距与长轴的比值。这个比值椭圆偏心率是椭圆的焦距与长轴的比值。这个比值介于介于0 0和和1 1之间，越小越圆，越大越扁。圆可以看作是之间，越小越圆，越大越扁。圆可以看作是椭圆的一种极限情况，这时它的偏心率可以看作是椭圆的一种极限情况，这时它的偏

8、心率可以看作是0 0。第十二页，本课件共有85页太阳系八大行星的轨道偏心率太阳系八大行星的轨道偏心率 如下：如下：行星偏心率行星偏心率 水星水星0.205627 金星金星0.006811 地球地球0.016675 火星火星0.093334 木星木星0.048912 土星土星0.053927 天王星天王星0.043154 海王星海王星0.01125注：偏心率越大，椭圆越扁。注：偏心率越大，椭圆越扁。由上面数据可知，大部分行星由上面数据可知，大部分行星轨道的偏心率很小，可近似看做圆。轨道的偏心率很小，可近似看做圆。第十三页，本课件共有85页开普勒第二定律（开普勒第二定律（面积定律面积定律）：）：太

9、阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面积太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等。相等。S1S2S1S2=问：在近日点的速度快？还是远问：在近日点的速度快？还是远问：在近日点的速度快？还是远问：在近日点的速度快？还是远日点的速度快？日点的速度快？日点的速度快？日点的速度快？第十四页，本课件共有85页行星轨道的半长轴的立方和行星绕太阳公转周期的平方行星轨道的半长轴的立方和行星绕太阳公转周期的平方行星轨道的半长轴的立方和行星绕太阳公转周期的平方行星轨道的半长轴的立方和行星绕太阳公转周期的平方成正比。成正比。成正比。成正比。开普勒第三定律开普勒第三定律开普勒第三定律开普勒第三定律(周期定律、周期定

10、律、周期定律、周期定律、调调和定律和定律和定律和定律)比值比值比值比值k与行星无关与行星无关与行星无关与行星无关,与中心天体有关，不同的中心天体与中心天体有关，不同的中心天体与中心天体有关，不同的中心天体与中心天体有关，不同的中心天体k k 一般不同。一般不同。一般不同。一般不同。半半半半长长长长轴轴轴轴R RF FF F地球地球地球地球太阳太阳太阳太阳第十五页，本课件共有85页一一.天体究竟做怎样的运动天体究竟做怎样的运动回回顾人人类对天体运天体运动的探索的探索历程程:漫漫长、艰辛、曲折辛、曲折事实矛盾事实矛盾第第第第 谷（丹麦）谷（丹麦）谷（丹麦）谷（丹麦）日心说日心说哥白尼（波兰）哥白尼

11、（波兰）哥白尼（波兰）哥白尼（波兰）地心说地心说托勒密（古希腊）托勒密（古希腊）托勒密（古希腊）托勒密（古希腊）圆周模型圆周模型托勒密托勒密托勒密托勒密/哥白尼哥白尼哥白尼哥白尼开普勒开普勒开普勒开普勒(德国）德国）德国）德国）修正模型修正模型开普勒行星运开普勒行星运动三大规律动三大规律开普勒开普勒开普勒开普勒(德国）德国）德国）德国）第十六页，本课件共有85页第五章第五章 万有引力定律万有引力定律第十七页，本课件共有85页什么原因使行星在各自的轨道上运动？什么原因使行星在各自的轨道上运动？二二.万有引力定律的发现万有引力定律的发现提出问题提出问题提出问题提出问题第十八页，本课件共有85页二二

12、.万有引力定律的发现万有引力定律的发现猜想假设猜想假设猜想假设猜想假设第十九页，本课件共有85页把行星绕太阳运动看作匀速圆周运动近似化Rr第二十页，本课件共有85页牛牛顿顿第三定律第三定律开普勒第三定律开普勒第三定律太阳太阳对对行星引力行星引力行星行星对对太阳引力太阳引力牛牛顿顿第二定律第二定律m1m2rTF返回返回第二十一页，本课件共有85页写成等式：写成等式：写成等式：写成等式：F F F F引引引引=GMm/r=GMm/r=GMm/r=GMm/r2 2 2 2 牛顿根据牛顿第三定律大胆的猜想：既然太阳对行星的引力牛顿根据牛顿第三定律大胆的猜想：既然太阳对行星的引力与行星的质量成正比，也应

13、该与太阳的质量成正比。与行星的质量成正比，也应该与太阳的质量成正比。行星绕太阳运动遵守这个规律，那么在其他物体之间是否适用这个规律呢？F F F F引引引引 Mm/r Mm/r Mm/r Mm/r2 2 2 2 牛顿在研究了许多物体间遵循规律的引力之后，牛顿在研究了许多物体间遵循规律的引力之后，进一步把这个规律推广到自然界中任何两个物体之间，进一步把这个规律推广到自然界中任何两个物体之间，于于16871687年正式发表了年正式发表了万有引力定律万有引力定律：第二十二页，本课件共有85页卡文迪许实验卡文迪许实验1.1.内容：内容：宇宙间任意两个有质量的物体间都存在宇宙间任意两个有质量的物体间都存

14、在相互吸引力，其大小与两物体的质量乘积成正相互吸引力，其大小与两物体的质量乘积成正比，与它们间距离的平方成反比。比，与它们间距离的平方成反比。2.2.表达式：表达式：3.3.引力常数：引力常数：4.4.适用条件：适用条件：适用于两个质点间的万有引力大小计算适用于两个质点间的万有引力大小计算；适用于质量分布均匀的球体间的万有引力大小计算。适用于质量分布均匀的球体间的万有引力大小计算。引力常数的测定：引力常数的测定：两个物体中心之间两个物体中心之间两个物体中心之间两个物体中心之间的距离的距离的距离的距离二二.万有引力定律的发现万有引力定律的发现得出结论得出结论得出结论得出结论第二十三页，本课件共有

15、85页万有引力定律发现的意义万有引力定律发现的意义1.1.第一次揭示了自然界中的一种基本相第一次揭示了自然界中的一种基本相互作用规律互作用规律2.2.使人们建立了信心：人们有能力理使人们建立了信心：人们有能力理解天地间各种事物解天地间各种事物第二十四页，本课件共有85页四、引力常量的测量四、引力常量的测量扭秤实验扭秤实验【思考】对于一个十分微小的物理量该采用【思考】对于一个十分微小的物理量该采用什么方法测量？什么方法测量？（1）实验原理：）实验原理：科学方法科学方法放大法放大法卡文迪许卡文迪许卡文迪许实验室卡文迪许实验室第二十五页，本课件共有85页卡文迪卡文迪许实验许实验第二十六页，本课件共有

16、85页卡文迪卡文迪许实验许实验第二十七页，本课件共有85页（2）卡文迪许扭称实验的意义）卡文迪许扭称实验的意义证明了万有引力的存在，使万有引力定律证明了万有引力的存在，使万有引力定律进入了真正实用的时代；进入了真正实用的时代；开创了微小量测量的先河，使科学放大思想得开创了微小量测量的先河，使科学放大思想得到推广；到推广；第二十八页，本课件共有85页1.1.关于万有引力，下列说法中正确得是：关于万有引力，下列说法中正确得是：关于万有引力，下列说法中正确得是：关于万有引力，下列说法中正确得是：()()A.A.万有引力只有在天体之间才体现出来万有引力只有在天体之间才体现出来万有引力只有在天体之间才体

17、现出来万有引力只有在天体之间才体现出来B.B.一个苹果由于其质量很小，它受到地球的万有引力一个苹果由于其质量很小，它受到地球的万有引力一个苹果由于其质量很小，它受到地球的万有引力一个苹果由于其质量很小，它受到地球的万有引力几乎可以忽略几乎可以忽略几乎可以忽略几乎可以忽略C.C.地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的万有地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的万有地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的万有地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的万有力力力力D.D.地球表面的大气层是因为万有引力的约束而存在于地球表面的大气层是因为万有引力的约束而存在于地球表面的大气层是因为万有引力的约

18、束而存在于地球表面的大气层是因为万有引力的约束而存在于地球表面附近地球表面附近地球表面附近地球表面附近课堂练习D第二十九页，本课件共有85页2.要使两物体间的万有引力减小到原来的要使两物体间的万有引力减小到原来的1/4，下列办法，下列办法可采用的是（可采用的是（）A.使两个物体质量各减小一半，距离不变使两个物体质量各减小一半，距离不变 B.使其中一个物体的质量减小到原来的使其中一个物体的质量减小到原来的1/4，距离不变，距离不变 C.使两物体的距离增为原来的使两物体的距离增为原来的2倍，质量不变倍，质量不变 D.距离和两物体质量都减小为原来的距离和两物体质量都减小为原来的1/4课堂练习ABC第

19、三十页，本课件共有85页3.3.地球的半径为地球的半径为地球的半径为地球的半径为R R，地球表面处物体所受的重力为，地球表面处物体所受的重力为，地球表面处物体所受的重力为，地球表面处物体所受的重力为mgmg，近，近，近，近似等于物体所受的万有引力。关于物体在下列位置所受万似等于物体所受的万有引力。关于物体在下列位置所受万似等于物体所受的万有引力。关于物体在下列位置所受万似等于物体所受的万有引力。关于物体在下列位置所受万有引力大小的说法中，正确的是（有引力大小的说法中，正确的是（有引力大小的说法中，正确的是（有引力大小的说法中，正确的是（）A.A.离地面高度离地面高度离地面高度离地面高度 R R

20、 处为处为处为处为4mg 4mg B.B.离地面高度离地面高度离地面高度离地面高度 R R 处为处为处为处为 C.C.离地面高度离地面高度离地面高度离地面高度 2R 2R 处为处为处为处为 D.D.离地面高度离地面高度离地面高度离地面高度 处为处为处为处为4mg4mg 课堂练习C第三十一页，本课件共有85页实验检验：实验检验：(“月月-地地”检验检验)已知月球绕地球的公转周期为已知月球绕地球的公转周期为27.327.3天，地球半天，地球半径为径为6.37106.37106 6m.m.轨道半径为地球半径的轨道半径为地球半径的6060倍。倍。月月球绕地球的向心加速度球绕地球的向心加速度？（1 1）

21、根据向心加速度公式：）根据向心加速度公式：a=4a=42 2r/Tr/T2 2=2.71=2.7110-3m/s2（2 2）根据）根据F F引引=GMm/r=GMm/r2 2=ma=ma因为：因为：F F引引引引 Mm/r Mm/r2 2 ，aa1/r1/r2 2a=g/60a=g/602 2=2.72=2.7210-3m/s2第三十二页，本课件共有85页万有引力定律万有引力定律的应用（一）的应用（一）重力与万有引力的关系重力与万有引力的关系第三十三页，本课件共有85页万有引力和重力的关系万有引力和重力的关系万有引力和重力的关系万有引力和重力的关系分力分力:Fn分力分力:mgF合合=由于地球自

22、转，由于地球自转，随纬度的增加，物体所需的向心力随纬度的增加，物体所需的向心力F1减小减小 所以随纬度的增加，物体的重力所以随纬度的增加，物体的重力mg不断增大。不断增大。重力与纬度的关系重力与纬度的关系重力与纬度的关系重力与纬度的关系赤道：两极：其他位置：万有引力的效果万有引力的效果第三十四页，本课件共有85页重力和高度的关系重力和高度的关系重力和高度的关系重力和高度的关系上空上空上空上空h h处：处：处：处：地球表面处：地球表面处：地球表面处：地球表面处：第三十五页，本课件共有85页万有引力定律万有引力定律的应用（二）的应用（二）求中心天体的质量和密度求中心天体的质量和密度第三十六页，本课

23、件共有85页应用一：计算天体质量应用一：计算天体质量例例1.登月密封舱在离月球表面登月密封舱在离月球表面h处的空中沿圆形处的空中沿圆形轨道运行轨道运行,周期是周期是T,已知月球的半径是已知月球的半径是R,万有引万有引力常数是力常数是G,据此试计算月球的质量据此试计算月球的质量.变式训练变式训练1.登月密封舱在离月球表面登月密封舱在离月球表面h处的空中处的空中沿圆形轨道运行沿圆形轨道运行,线速度为线速度为V,已知月球的半径是已知月球的半径是R,万有引力常数是万有引力常数是G,据此试计算月球的质量据此试计算月球的质量.第三十七页，本课件共有85页应用一：计算天体质量应用一：计算天体质量变式训练变式

24、训练2.登月密封舱在离月球表面登月密封舱在离月球表面h处的空中沿处的空中沿圆形轨道运行圆形轨道运行,角速度为角速度为w,已知月球的半径是已知月球的半径是R,万万有引力常数是有引力常数是G,据此试计算月球的质量据此试计算月球的质量.变式训练变式训练3.登月密封舱绕月球沿圆形轨道运行登月密封舱绕月球沿圆形轨道运行,角角速度为速度为w,线速度为线速度为V，已知万有引力常数是，已知万有引力常数是G,据此试计算月球的质量据此试计算月球的质量.第三十八页，本课件共有85页例例2.在某行星上在某行星上.宇航员用弹簧测力计称得质量为宇航员用弹簧测力计称得质量为m的砝码重力为的砝码重力为F,乘宇宙飞船在靠近该星

25、球的乘宇宙飞船在靠近该星球的表面空间飞行时表面空间飞行时,测的其环绕周期为测的其环绕周期为T,万有引力万有引力常量为常量为G,根据这些数据求星球的质量根据这些数据求星球的质量重力加速度重力加速度g也有可能通过以下方式给出：也有可能通过以下方式给出：1.自由落体运动自由落体运动2.竖直方向的抛体运动竖直方向的抛体运动3.平抛运动平抛运动应用一：计算天体质量应用一：计算天体质量第三十九页，本课件共有85页应用二：计算天体密度应用二：计算天体密度例例1.登月密封舱在离月球表面登月密封舱在离月球表面h处的空中沿圆形轨处的空中沿圆形轨道运行道运行,周期是周期是T,已知月球的半径是已知月球的半径是R,万有

26、引力万有引力常数是常数是G,据此试计算月球的质量据此试计算月球的质量.例例2.在某行星上在某行星上.宇航员用弹簧测力计称得质量宇航员用弹簧测力计称得质量为为m的砝码重力为的砝码重力为F,测得该星球的半径为测得该星球的半径为R,万万有引力常量为有引力常量为G,根据这些数据求星球的质量根据这些数据求星球的质量注意区分天体半径与轨道半径注意区分天体半径与轨道半径第四十页，本课件共有85页应用三：发现未知天体应用三：发现未知天体背景：背景：17811781年由英国物理学家威廉赫歇尔发现了天年由英国物理学家威廉赫歇尔发现了天王星，但人们观测到的天王星的运行轨迹与万有引力王星，但人们观测到的天王星的运行轨

27、迹与万有引力定律推测的结果有一些误差定律推测的结果有一些误差 18451845年英国人亚当斯和法国天年英国人亚当斯和法国天文学家勒维耶各自独立用万有文学家勒维耶各自独立用万有引力定律计算发现了引力定律计算发现了“海王星海王星”（第（第8 8个行星）。个行星）。第四十一页，本课件共有85页作业：作业：1.用宇宙飞船把宇航员送到月球上，如果他已知月球的半径为R，一铁球从h高出自由落下，宇航员测得落地时间为t，试求月球的质量和密度？(已知引力常量为G）2.1798年英国物理学家卡文迪许测出万有引力常量G，因此卡文迪许被人们称为能称出地球质量的人，若已知万有引力常量G，地球表面处的重力加速度g，地球半

28、径为R，地球上一个昼夜的时间为T1（地球自转周期），一年的时间T2（地球公转的周期），地球中心到月球中心的距离L1，地球中心到太阳中心的距离为L2，试求地球的质量和密度？第四十二页，本课件共有85页万有引力定律万有引力定律的应用（三）的应用（三）人造卫星与宇宙速度人造卫星与宇宙速度第四十三页，本课件共有85页嫦娥奔月嫦娥奔月外国人的飞天梦外国人的飞天梦古人的梦想古人的梦想第四十四页，本课件共有85页万户飞天万户飞天第四十五页，本课件共有85页300年前牛顿的猜想年前牛顿的猜想牛顿的手稿牛顿的手稿思考讨论思考讨论1:1:物体初速度达到多大时就可以成为一颗人造物体初速度达到多大时就可以成为一颗人造

29、卫星呢卫星呢?第四十六页，本课件共有85页齐奥尔科夫斯基齐奥尔科夫斯基“宇宙航行之父宇宙航行之父”前苏联发射的第一颗人造地球卫星前苏联发射的第一颗人造地球卫星“东方红一号东方红一号”中国第一颗人造地球卫星中国第一颗人造地球卫星第四十七页，本课件共有85页第四十八页，本课件共有85页(A)(A)通讯卫星通讯卫星(B)(B)气象卫星气象卫星（C C）地球资源卫星）地球资源卫星（D D）第三颗）第三颗“北斗北斗”导航导航卫星卫星第四十九页，本课件共有85页我国发射的人造卫星类型我国发射的人造卫星类型第五十页，本课件共有85页各种各样的卫星返回返回第五十一页，本课件共有85页第五十二页，本课件共有85

30、页假设：人造卫星质量为假设：人造卫星质量为m，地球质量为，地球质量为M，人造卫星，人造卫星到地心的距离为到地心的距离为r。第一宇宙速度第一宇宙速度理想模型理想模型匀速圆周匀速圆周运动运动rMm已知：已知：G=6.6710-11Nm2/kg2,M=5.981024kg,RE=6.37106m。请问：靠近地面运行的人造卫星的飞行速度请问：靠近地面运行的人造卫星的飞行速度v是多少？是多少？=7.9km/s解答：解答：RE 这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动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所必须具有的最低发射速度最低发射速度，叫做，叫做第一宇宙速度。第一宇宙速

31、度。第五十三页，本课件共有85页发射速度与运行速度发射速度与运行速度第五十四页，本课件共有85页第五十五页，本课件共有85页第一宇宙速度第一宇宙速度(环绕速度）：环绕速度）：第二宇宙速度（脱离速度）：第二宇宙速度（脱离速度）：11.2km/s第三宇宙速度（逃逸速度）：第三宇宙速度（逃逸速度）：16.7km/s卫星环绕地球飞行的最大速度（最大的环绕速度）卫星环绕地球飞行的最大速度（最大的环绕速度）地球上发射卫星的最小发射速度地球上发射卫星的最小发射速度卫星摆脱地球的引力，不再绕地球飞行卫星摆脱地球的引力，不再绕地球飞行卫星摆脱太阳的引力，飞出太阳系卫星摆脱太阳的引力，飞出太阳系宇宙速度宇宙速度7

32、.9km/s第五十六页，本课件共有85页万有引力定律万有引力定律的应用（四）的应用（四）同步卫星同步卫星第五十七页，本课件共有85页地球同步卫星：地球同步卫星：相对于地面静止且相对于地面静止且与地球自转周期相与地球自转周期相同的卫星同的卫星叫地球同步卫星。叫地球同步卫星。同步同步卫星星第五十八页，本课件共有85页1.对于绕地球做圆周运动的卫星对于绕地球做圆周运动的卫星,在下在下列给出的四个图中列给出的四个图中(1)哪些可能是卫星的轨道哪些可能是卫星的轨道?(2)哪些可能是同步卫星的轨道哪些可能是同步卫星的轨道?【ABD】【D】ABCD第五十九页，本课件共有85页FF同步同步卫星星第六十页，本课

33、件共有85页FF同步同步卫星星第六十一页，本课件共有85页所有同步所有同步卫星都具有如下特点：星都具有如下特点：1.轨道：道：只能分布在一个确定的只能分布在一个确定的赤道赤道上方轨道上方轨道上。上。离地面离地面高度高度:h=36000km。2.周期周期：与地球自转的：与地球自转的周期相同周期相同，即，即T24h。角速度角速度：与地球的自转角速度相同。与地球的自转角速度相同。线速度线速度:v=3.1km/s。同步同步卫星星第六十二页，本课件共有85页第六十三页，本课件共有85页例例1.在地球上空有许多同步卫星在地球上空有许多同步卫星,对于这对于这些同步卫星些同步卫星:A.一定位于赤道平面内一定位

34、于赤道平面内,在赤道的正上方在赤道的正上方B.它们的它们的质量可能不同质量可能不同,高度、速率一定高度、速率一定相同相同C.它们的速度大于它们的速度大于7.9km/sD.它们的加速度一定小于它们的加速度一定小于9.8m/s2第六十四页，本课件共有85页例例2.已知一绕地球做圆周运动的卫星的轨已知一绕地球做圆周运动的卫星的轨道半径为道半径为r，地球的质量为，地球的质量为M,万有引力常万有引力常量为量为G，试求：，试求：（1）线速度）线速度V；（2）角速度）角速度W；（3）周期）周期T；（4）向心加速度）向心加速度a；第六十五页，本课件共有85页卫星的线速度卫星的线速度v、角速度、角速度、周期、周

35、期T与轨道半径与轨道半径r的关系的关系第六十六页，本课件共有85页 如图所示如图所示,A为赤道上的物体为赤道上的物体,B为环为环绕地球表面做圆周运动的卫星绕地球表面做圆周运动的卫星,C为同步为同步卫星卫星.它们做圆周运动的线速度分别为它们做圆周运动的线速度分别为v1、v2、v3;角速度为角速度为 1、2、3,加速度为加速度为a1、a2、a3.写出它们的表达式写出它们的表达式,比较它们的大小比较它们的大小.思考？思考？第六十七页，本课件共有85页万有引力定律万有引力定律的应用（五）的应用（五）卫星变轨问题的分析与计算卫星变轨问题的分析与计算第六十八页，本课件共有85页若若F万万=F向向，供求平衡

36、，供求平衡-物体做匀速圆周运动。物体做匀速圆周运动。若若F万万F向向，供求不平衡，供求不平衡-物体做向心运动。物体做向心运动。变轨的理的理论基基础第六十九页，本课件共有85页第七十页，本课件共有85页问题问题1：试比较：试比较V1A,V2A,V2B,V3B的大小关系？的大小关系？v2BBAv3Bv1Av2A轨道轨道1轨道轨道2轨道轨道3第七十一页，本课件共有85页问题问题2：试比较加速度：试比较加速度a1A,a2A,a2B,a3B的大小关系的大小关系？v2BBAv3Bv1Av2A轨道轨道1轨道轨道2轨道轨道3第七十二页，本课件共有85页问题问题3：试比较周期：试比较周期T1，T2，T3的大小关

37、系？的大小关系？v2BBAv3Bv1Av2A轨道轨道1轨道轨道2轨道轨道3第七十三页，本课件共有85页问题问题4：试比较机械能：试比较机械能E1，E2，E3的大小关系？的大小关系？v2BBAv3Bv1Av2A轨道轨道1轨道轨道2轨道轨道3第七十四页，本课件共有85页例1.发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所示。则在卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是：A、卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率。B、卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度

38、。C、卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度。D、卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度。第七十五页，本课件共有85页第七十六页，本课件共有85页例3.如图所示，有A、B两颗行星绕同一颗恒星M做圆周运动，旋转方向相同，A行星的周期为T1，B行星的周期为T2，在某一时刻两行星相距最近，则（）第七十七页，本课件共有85页万有引力定律万有引力定律的应用（六）的应用（六）双星问题双星问题第七十八页，本课件共有85页什么是双星？什么是双星？第七十九页，本课件共有85页双星的特点？双星的特点？第八十页，本课件共有85页例1.宇宙中有一种双星，质量分别

39、为m1和m2的两个星球，绕同一圆心O做匀速圆周运动，两个星球之间的距离为L，不考虑其他星体的影响（引力常量为G）（1）分别求两个天体的轨道半径R1和R2（2）求它们运转的周期T第八十一页，本课件共有85页解决双星解决双星问题的方法的方法第八十二页，本课件共有85页例2.月球与地球质量之比约为1：80，有研究者认为月球和地球可视为一个由两质点构成的双星系统，他们都围绕月球连线上某点O做匀速圆周运动。据此观点，可知月球与地球绕O点运动的线速度大小之比约为（）A1：6400B.1:80C.80:1D.6400:1第八十三页，本课件共有85页例3.两颗靠得很近的天体称为双星，它们都绕两者连线上某点做匀速圆周运动，因而不至于由于万有引力而吸引到一起，以下说法中正确的是（）A.它们做圆周运动的角速度之比与其质量成反比B.它们做圆周运动的线速度之比与其质量成反比C.它们做圆周运动的半径与其质量成正比D.它们做圆周运动的半径与其质量成反比第八十四页，本课件共有85页感谢大家观看第八十五页，本课件共有85页