【高中物理】萬有引力理論的成就++課件+高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊 - 副本

三、萬有引力定律的應(yīng)用行星繞太陽的運(yùn)動一、行星繞太陽轉(zhuǎn)動、衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動1.繞行速度v

、

ω

、T、a與半徑r的關(guān)系：第4節(jié)——萬有引力定律的應(yīng)用

人造衛(wèi)星繞行圖地球r2、比較不同軌道衛(wèi)星的vωT

a1.2009年2月11日，俄羅斯的“宇宙-2251”衛(wèi)星和美國的“銥-33”衛(wèi)星在西伯利亞上空約805km處發(fā)生碰撞.這是歷史上首次發(fā)生的完整在軌衛(wèi)星碰撞事件.碰撞過程中產(chǎn)生的大量碎片可能會影響太空環(huán)境.假定有甲、乙兩塊碎片，繞地球運(yùn)動的軌道都是圓，甲的運(yùn)行速率比乙的大，則下列說法中正確的是（）A、甲的運(yùn)行周期一定比乙的長B、甲距地面的高度一定比乙的高C、甲的向心力一定比乙的小D、甲的加速度一定比乙的大D4．2017年4月，我國成功發(fā)射的天舟一號貨運(yùn)飛船與天宮二號空間實(shí)驗室完成了首次交會對接，對接形成的組合體仍沿天宮二號原來的軌道(可視為圓軌道)運(yùn)行。與天宮二號單獨(dú)運(yùn)行時相比，組合體運(yùn)行的(

)A．周期變大 B．速率變大C．向心力變大 D．向心加速度變大C[針對訓(xùn)練2](多選)如圖3所示，a、b、c是地球大氣層外圈圓形軌道上運(yùn)動的三顆衛(wèi)星，a和b質(zhì)量相等，且小于c的質(zhì)量，則(

)A．b所需向心力最小B．b、c的周期相同且大于a的周期C．b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度D．b、c的線速度大小相等，且小于a的線速度ABD3．(天體的運(yùn)行規(guī)律)(多選)質(zhì)量為m的探月航天器在接近月球表面的軌道上飛行，其運(yùn)動視為勻速圓周運(yùn)動。已知月球質(zhì)量為M，月球半徑為R，月球表面重力加速度為g，引力常量為G，不考慮月球自轉(zhuǎn)的影響，則航天器的(

)A．線速度v＝ B．角速度ω＝C．運(yùn)行周期T＝2π D．向心加速度a＝AC4.假如一個作圓周運(yùn)動的人造地球衛(wèi)星的軌道半徑增大到原來的2倍，仍作圓周運(yùn)動，則（

）A．根據(jù)公式v=wr，可知衛(wèi)星運(yùn)動的線速度將增大到原來的2倍B.根據(jù)公式，可知衛(wèi)星所需的向心力將減小到原來的1/2C、根據(jù)公式，可知地球提供的向心力將減小到原來的1/4D．根據(jù)上述選答B(yǎng)和C中給出的公式，可知衛(wèi)星運(yùn)動的線速度將減小到原來的CD1.一位同學(xué)根據(jù)向心力公式

說，如果人造地球衛(wèi)星的質(zhì)量不變，當(dāng)軌道半徑增大到2倍時，人造地球衛(wèi)星需要的向心力減小為原來的1/2；另一位同學(xué)根據(jù)衛(wèi)星的向心力是地球?qū)λ囊?，由公?/p>

推斷，當(dāng)軌道半徑增大到2倍時，人造地球衛(wèi)星需要的向心力減小為原來的1/4。哪位同學(xué)的看法對？說錯了的同學(xué)錯在哪里？請說明理由。

5.人造地球衛(wèi)星距地面的高度是地球半徑的15倍，試估算衛(wèi)星的線速度。(地球半徑為R=6400km)解：在地球表面物體受到的重力等于物體受到的萬有引力，則有：可得到：由衛(wèi)星受到的萬有引力提供衛(wèi)星運(yùn)動需要的向心力得：①②聯(lián)立可得該衛(wèi)星運(yùn)動的線速度為：①

②由此可以解出:

說明:r是環(huán)繞天體的環(huán)繞軌道半徑

T是環(huán)繞天體的公轉(zhuǎn)周期中心天體M環(huán)繞天體rm二、中心天體的質(zhì)量計算已知某星球半徑為R，其表面重力加速度為g，求該星球質(zhì)量。（不考慮星球自轉(zhuǎn)的影響）②利用重力等于萬有引力求天體質(zhì)量[例1]

我國航天技術(shù)飛速發(fā)展，設(shè)想數(shù)年后宇航員登上了某星球表面。宇航員從距該星球表面高度為h處，沿水平方向以初速度v拋出一小球，測得小球做平拋運(yùn)動的水平距離為L，已知該星球的半徑為R，引力常量為G。求：(1)該星球表面的重力加速度。(2)該星球的平均密度。2、天體密度的計算Rr如圖已知某天體半徑為R，其衛(wèi)星軌道半徑為r，運(yùn)行周期為T。求該天體的密度。該天體的體積為：該天體的密度為：注意：r為軌道半徑，R為天體半徑；T為公轉(zhuǎn)周期。2.利用下列哪組數(shù)據(jù)，可以計算出地球的質(zhì)量（）A.已知地球半徑R和地面重力加速度gB.已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動的軌道半徑r和周期TC.已知地球繞太陽做勻速圓周運(yùn)動的周期T和線速度vD.已知同步衛(wèi)星離地面高h(yuǎn)和地球自轉(zhuǎn)周期T．AB3.假設(shè)地球可視為質(zhì)量均勻分布的球體，已知地球表面的重力加速度在兩極的大小為go，在赤道的大小為g；地球自轉(zhuǎn)的周期為T，引力常數(shù)為G，則地球的密度為()A.B.C.D.B4、一宇宙飛船繞地心做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動，飛船艙內(nèi)有一質(zhì)量為m的人站在可稱體重的臺秤上。用R表示地球的半徑，g表示地球表面處的重力加速度，g/表示宇宙飛船所在處的地球引力加速度，N表示人對秤的壓力，下面說法正確的是()A． B．C．D．AB2.行星的平均密度是ρ，靠近行星表面運(yùn)行的衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)周期是T，證明：ρΤ2是一個常量，即對任何行星都相同。4.地球的公轉(zhuǎn)軌道接近圓，但彗星的運(yùn)動軌道則是一個非常扁的橢圓（圖7.3-4）。天文學(xué)家哈雷成功預(yù)言哈雷彗星的回歸，哈雷彗星最近出現(xiàn)的時間是1986年，預(yù)測下次飛近地球?qū)⒃?061年。（1）請你根據(jù)開普勒行星運(yùn)動定律估算哈雷彗星軌道的半長軸是地球公轉(zhuǎn)半徑的多少倍？（2）若哈雷彗星在近日點(diǎn)與太陽中心的距離為r1，線速度大小為v1；在遠(yuǎn)日點(diǎn)與太陽中心的距離為r2，線速度大小為v2，請比較哪個速度大，并求得哈雷彗星在近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)的加速度大小之比。

1846年英國劍橋大學(xué)的學(xué)生，23歲的亞當(dāng)斯，經(jīng)過計算，提出了新行星存在的預(yù)言．他根據(jù)萬有引力定律和天王星的真實(shí)軌道逆推，預(yù)言了新行星不同時刻所在的位置．同年，法國的勒維列也算出了同樣的結(jié)果，并把預(yù)言的結(jié)果寄給了柏林天文學(xué)家加勒．

當(dāng)晚(1846.9.23),加勒把望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)勒維列預(yù)言的位置，果然觀測有一顆新的行星——就是海王星.這一發(fā)現(xiàn)被看成是萬有引力定律精確性的一個范例。

三、發(fā)現(xiàn)未知天體１、海王星的發(fā)現(xiàn)1989年“旅行者2號”觀察到的海王星海王星地貌在預(yù)言提出之后，1930年美國科學(xué)家湯博（Tombaugh）發(fā)現(xiàn)了這顆行星——冥王星．冥王星的實(shí)際觀測軌道與理論計算的一致，所以人們確認(rèn)了冥王星的存在．

海王星發(fā)現(xiàn)之后，人們發(fā)現(xiàn)它的軌道也與理論計算的不一致．于是幾位學(xué)者用亞當(dāng)斯和勒維列的方法預(yù)言另一顆新行星的存在．２、冥王星的發(fā)現(xiàn)冥王星與其衛(wèi)星2006年1月19日美國“新地平線”號冥王星探測器成功發(fā)射,預(yù)計將最早于2015年中到達(dá)冥王星。小結(jié)哈雷彗星2.下列說法正確的是:()A.海王星和冥王星是人們跟據(jù)萬有引力定律計算的軌道發(fā)現(xiàn)的B.天王星是人們跟據(jù)萬有引力定律計算的軌道發(fā)現(xiàn)的C.天