4.2万有引力定律的应用课件(共23张PPT) 高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册

(课件网) 第2节　 万有引力定律的应用 第四章　万有引力定律与航天 教学目标 万有引力定律如何帮助人们实现“飞天”的梦想？ 嫦娥三号奔月 古代 “飞天”传说 梦想 实现 新课引入 阿基米德:“给我一个支点，我可以撬动地球” 思考：能通过杠杆原理（天平）直接称量地球的质量吗？ 1.若不考虑地球自转的影响，地面上的物体的重力等于地球对它的引力。 由于g、R在卡文迪许之前已经知道，而卡文迪许测出G后，就意味着也测出了地球的质量。 卡文迪许被称为“第一个称量地球质量的人”！ 2.关系式： 一、天体质量的计算 拓展一步：万有引力与重力 (1) 万有引力的一个分力提供物体随地球自转的向心力，一个分力为重力。 (4) 重力随纬度的增大而增大。 (2) 在南北极：F引 = G G Fn F引 R o O， (5) 由于随地球自转的向心力很小，所以若不考虑地球自转，则万有引力等于重力。 思考：你还有其他办法测量出地球的质量吗？需要测量那些物理量呢？ 重力达到最大值 (3) 在赤道：F引 = G′ + Fn Fn = m 2R，最大，此时重力最小 方法 1、选定一颗绕地球转动的卫星(例如月球），测定卫星的轨道半径和周期。 方法 2、若已知卫星绕地球做匀速圆周运动的的轨道半径r和运行的线速度v。 1.物体在天体表面时受到的重力等于万有引力 G：天体表面的重力加速度 R：天体的半径 黄金代换：GM = gR2 基本思路（一）：重力加速度法 物体在天体表面， 忽略天体自转影响 2.行星（或卫星）做匀速圆周运动所需的万有引力提供向心力，有 则： 或 或 基本思路（二）：环绕法 只能求出中心天体的质量！！！环绕天体质量会约掉，求不出！ v 增大 在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿设想抛出速度很大时，物体就围绕地球旋转，物体就不会落回地面，成为一颗人造卫星。 二.人造卫星上天 英国科学家牛顿(1643-1727) 牛顿的设想 【方法一】万有引力提供物体作圆周运动的向心力 【方法二】在地面附近，重力提供物体作圆周运动的向心力 那么，抛出速度为多大时，物体将不会落回地面而绕着地球表面运动呢？ (已知G = 6.67×10-11Nm2/kg2 ， 地球半径R = 6400km，地球表面重力加速度g=9.8m/s2 ) 说明： (1) 如果卫星的速度小于第一宇宙速度，卫星将落到地面而不能绕地球运转； (2) 等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动； （环绕速度） 物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫做第一宇宙速度。 v1=7.9km/s 1、第一宇宙速度 使卫星挣脱地球引力的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度。 2、第二宇宙速度 v2=11.2km/s 使卫星挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外的最小发射速度。 3、第三宇宙速度 v3=16.7km/s （脱离速度） （逃逸速度） 将各种卫星绕地球运动都近似看成匀速圆周运动，你能推出卫星环绕速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径的关系吗？ 地球 思考：对于绕地球运动的人造卫星： （1）离地面越高，向心力越_____. （2）离地面越高，线速度越_____. （3）离地面越高，周期越_____. （4）离地面越高，角速度越____. 小 大 小 小 根据人造卫星运行的动力学方程 所有卫星都在以地心为圆心的圆或椭圆轨道上。 ①赤道轨道，卫星轨道在赤道平面，卫星始终处于赤道上方； ②极地轨道，卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星通过两极上空； ③一般轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。 人造地球卫星的运行轨道 实际轨道 理论轨道 海王星 天王星 (英)亚当斯 (法)勒维耶 笔尖下发现的行星：海王星、哈雷彗星。。。 三.发现未知天体 海王星的发现 万有引力定律的应用 一、天体质量的计算 二.人造卫星上天 三.发现未知天体 1.如图所示，A是地球赤道上随地球自转的物体，其向心 ... ...