萬有引力定律應用

3.2萬有引力定律應用回顧復習：萬有引力大小：物體做勻速圓周運動，向心力大?。核伎迹旱孛嫔衔矬w的質(zhì)量如何測量？又如何測量整個地球等巨大天體的質(zhì)量呢？方法1：環(huán)繞天體m繞中心天體Ｍ做勻速圓周運動，所需向心力是由萬有引力提供的。

應用一：計算天體質(zhì)量地球（中心天體）M月球（環(huán)繞天體）m已知月球繞地球做勻速圓周運動的周期T和軌道半徑r，計算地球質(zhì)量M。注意：不能求出環(huán)繞天體的質(zhì)量mr方法2：忽略地球的自轉(zhuǎn)，地球上的物體受到的萬有引力等于重力。

地球表面上：

（g為地球表面的重力加速度，Ｒ為地球的半徑。）

地球表面上空h處：

（g’為地球表面上空h處的重力加速度）

1、（2）利用下列哪組數(shù)據(jù)，可以計算出地球質(zhì)量（）A．已知地球半徑和地面重力加速度B．已知衛(wèi)星繞地球作勻速圓周運動的軌道半徑和周期C．已知月球繞地球作勻速圓周運動的周期和月球質(zhì)量D．已知同步衛(wèi)星離地面高度和地球自轉(zhuǎn)周期AB思考：對于繞地球運動的人造衛(wèi)星：（1）離地面越高，向心力越（2）離地面越高，線速度越（3）離地面越高，周期越（4）離地面越高，角速度越（5）離地面越高，向心加速度越小大小小小

衛(wèi)星做勻速圓周運動的各物理量隨軌道半徑r變化規(guī)律：r增大，F(xiàn)減小、a減小、V減小、w減小、T增大。

1．(1)人造衛(wèi)星由于受大氣阻力，軌道半徑逐漸減小，則線速度和周期的變化情況為()A．線速度增大，周期增大B．線速度增大，周期減小C．線速度減小，周期增大D．線速度減小，周期減小B2．（1）已知金星繞太陽公轉(zhuǎn)的周期小于地球繞太陽公轉(zhuǎn)的周期，它們繞太陽的公轉(zhuǎn)均可看做勻速圓周運動，則()A．金星到太陽的距離大于地球到太陽的距離B．金星運動的速度小于地球運動的速度C．金星的向心加速度大于地球的向心加速度D．金星的質(zhì)量大于地球的質(zhì)量C應用二：發(fā)現(xiàn)未知天體基本思路：當一個已知行星的實際軌道和理論計算的軌道之間有較大的誤差時，說明還有未知的天體給這個行星施加引力，可推知是否有未知天體的存在。拋出的石頭會落地，為什么衛(wèi)星、月亮沒有落下來？衛(wèi)星月亮沒有落下來必須具備什么條件？問題：牛頓人造衛(wèi)星原理圖牛頓的思考與設(shè)想：拋出的速度v越大時，落地點越遠，速度不斷增大，將會出現(xiàn)什么結(jié)果？

問題一：以多大的速度拋出一個物體，它才會繞地球表面運動，不會落下來？2、若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2，R=6400km1、若已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2,地球質(zhì)量M=5.89×1024kg,地球半徑R=6400km1、是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度。3、衛(wèi)星環(huán)繞地球做勻速圓周運動的最大運行速度。1、第一宇宙速度：7．9km/s

2、是人造地球衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動具有的速度。如果人造地球衛(wèi)星發(fā)射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，它繞地球運動的軌跡是橢圓。2、第二宇宙速度：

11.2km/s當物體的速度大于或等于11.2km/s時，衛(wèi)星就會脫離地球的引力，不在繞地球運行。我們把這個速度叫第二宇宙速度，又稱為脫離速度。達到第二宇宙速度的物體還受到太陽的引力。3、第三宇宙速度：16.7km/s

如果物體的速度等于或大于16.7km/s，物體就擺脫了太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的宇宙空間去。又稱為逃逸速度。1．（2）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)星繞地球飛行的最小速度B．它是近地圓形軌道上人造地球衛(wèi)星的運行速度

C．它是使衛(wèi)星進入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度D．它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運行時在近地點的速度

BC2．（1）近地衛(wèi)星的線速度為7．9km／s，已知月球質(zhì)量是地球質(zhì)量的1/81，地球半徑是月球半徑的3．8倍，則在月球上發(fā)射“近月衛(wèi)星”的環(huán)繞速度約為()A．1.0km／sB．1．7km／sC．2．0km／sD．1．5km／s

B地球同步衛(wèi)星：指相對于地面靜止的人造衛(wèi)星，又叫通訊衛(wèi)星

。2、周期一定：運動周期就等于地球自轉(zhuǎn)的周期，即T=24h。

1、軌道一定：一定在赤道上空某一特定高度，軌道平面必須與赤道平面重合。

3、角速度一定：角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度。

1、（1）在地球（看作質(zhì)量均勻分布的球體）上空有許多同步衛(wèi)星，下面說法中正確的是（）A．它們的質(zhì)量可能不同 B．它們的速度大小可能不同C．它們的向心加速度大小可能不同 D．它們離地心的距離可能不同A2．（2）據(jù)報道，我國數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星“天鏈一號01星”于2008年4月25日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，經(jīng)過4次變軌控制后，于5月1日成功定點在東經(jīng)77。赤道上空的同步軌道。關(guān)于成功定點后的“天鏈一號01星”，下列說法正確的是A．運行速度大于7．9km／sB．離地高度一定，相對地面靜止C．繞地球運行的角速度比月球繞地球運行的角速度大D．向心加速度與靜止在赤道上物體的向心加速度大小相等

BC小結(jié)：

一、衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動所需的向心力由萬有引力提供:二、三種宇宙速度：

v1=7.9km/s．（會推導）

v2=11.2km/s

v3=16.7km/s衛(wèi)星的變軌：衛(wèi)星以一定的速度v在半徑為r的圓軌道上做勻速圓周運動時，所需向心力的大小是，所需向心力是由衛(wèi)星所受的萬有引力提供.

(1)若，則衛(wèi)星沿圓軌道做勻速圓周運動。

(2)若，則衛(wèi)星做離心運動。

(3)若，則衛(wèi)星做向心運動。

1、（2）發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點火，使其沿橢圓軌道2運行，最后再次點火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3。軌道1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點，如圖所示。當衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時，以下說法正確的是A．衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率B．衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道l上的角速度C．衛(wèi)星在軌道l上經(jīng)過Q點時的向心加速度等于它在軌道