第五章科技进步无止境精品PPT鲁科版高一物理必修第二册

重力/万有引力提供向心力
mg
v2 m
r
m 2 r
m
4 2
T2
r
人造卫星升空
课堂练习
下列图中描绘的人造卫星轨道，不正确的是（ D ）
A
B
C
D
03预测未知 天体
预测未知天体
03 海王星的发现
天文学家发现天王星的轨道与万有引力计算的轨道不符合。 是不是万有引力定律出错了？ 可能还有其他行星在影 响天王星的运行轨道
F万
G
Mm r2
F向
m
v2 r
v GM 7.9km / s r
人造卫星升空
02 三个宇宙速度
第一宇宙速度：
v1 7.9km / s
①若v=v1，则刚好能做匀速圆周运动 ②若v＜v1，则物体将做向心运动 ③若v＞v1，则物体将做离心运动
人造卫星升空
02 三个宇宙速度
第一宇宙速度： 在地球表面绕地球做匀速圆周运动的速度
脱离速度
第三宇宙速度：v3 16.7km / s
逃逸速度
人造卫星升空
02 三个宇宙速度 如何利用已知条件计算地球质量？
卫星发射进入轨道的最小初速度
人造卫星轨道： 地心为圆心的圆或椭圆 ①若v=v1，则刚好能做匀速圆周运动
假设在半径为R的天体上发射一颗该天体的卫星，若这颗卫星在距该天体表面高度为h的轨道做匀速圆周运动，周期为T，求： 利用环绕天体：万有引力提供向心力 可能还有其他行星在影响天王星的运行轨道 由于地球自转，地面上的物体还需要向心力。 由于地球自转，地面上的物体还需要向心力。 是否有其他方法可测地球质量？ 卫星发射进入轨道的最小初速度 卫星发射进入轨道的最小初速度 在地球表面绕地球做匀速圆周运动的速度 是否有其他方法可测地球质量？ 重力是万有引力的一个分力 证明了万有引力定律的准确性
科技进步无止境
PHYSICS
HHK
目录
DIRECTORY
01
时空观
02
相对论
03
统一之路
01时空观
计算天体质量
01 地球质量
G 6.67 1011 N m2 kg 2
引力常量G 地球半径R 重力加速度g
卡文迪许 测出地球质量的人
地球质量
如何利用已知 条件计算地球 质量？
计算天体质量
01 地球质量
v2 m
r
M v2r G
①若v=v1，则刚好能做匀速圆周运动
Mm 卫星在稳定轨道运行的最大速度
F G r F 近地卫星：万贴着地表飞行 2
向
m 2 r
M 2r3
G
m
4 2 T2
r
M 4 2r 3
T2
02人造卫星 升空
人造卫星升空
02 三个宇宙速度
牛顿的思想实验：
速度足够大时物体将不会落回地面
地面重力等于万有引力
mg
G
Mm R2
环绕天体：高轨、低速、长周期
黄金代换
课堂练习
人造卫星升空
AD
人造卫星升空
课堂练习
假设在半径为R的天体上发射一颗该天体的卫星，若这颗 卫星在距该天体表面高度为h的轨道做匀速圆周运动，周 期为T，求： （1）该天体的质量是多少？ （2）该天体的密度是多少？ （3）该天体表面的重力加速度是多少？ （4）该天体的第一宇宙速度是多少？
是否有其他方法可测地球质量？ 在地球表面绕地球做匀速圆周运动的速度
向心力、重力是万有引力的分力
③若v＞v1，则物体将做离心运动
②若v＜v1，则物体将做向心运动
利用环绕天体：万有引力提供向心力 是不是万有引力定律出错了？
由于地球自转，地面上的物体还需要向心力。
重力/万有引力提供向心力 卫星发射进入轨道的最小初速度 在赤道上的物体向心加速度多大？ 证明了万有引力定律的准确性
r13 T12
r23 T22
（3）该天体表面的重力加速度是多少？ 重力/万有引力提供向心力 下列图中描绘的人造卫星轨道，不正确的是（ห้องสมุดไป่ตู้）
卫星发射进入轨2道的最天小初体速度运动问题：
卫星发射进入轨道的最小初速度 万有引力提供地面物体的重力 ①若v=v1，则刚好能做匀速圆周运动
万有引力提供向心力 F万 F向
v1 7.9km / s
最小发射速度： 卫星发射进入轨道的最小初速度
最大环线速度： 卫星在稳定轨道运行的最大速度
人造卫星升空
02 三个宇宙速度 P
v=7.9km/s 11.2>v>7.9
v>11.2km/s
人造卫星升空
02 三个宇宙速度 第一宇宙速度： v1 7.9km / s
第二宇宙速度：v2 11.2km / s
r F向
G F引
F引 G
F引G F向
计算天体质量
01 地球质量
在赤道上的物体向心加速度多大？
a
4 2
T2
R
R=6×106m
a=0.034m/s2
F向<<G重， 粗略计算时，
可忽略地球
自转的影响
Mm F万 G R2 mg
r
θm MR
ω
计算天体质量
01 地球质量 万有引力提供地面物体的重力
试计算出同步卫星的轨道高度：
证明了万有引力定律的准确性
万有引力定律
04 天体问题解题思路 利用环绕天体：万有引力提供向心力
卫星发射进入轨道的最小初速度
速度足够大时物体将不会落回地面
向心力、重力是万有引力的分力
1 题中出现r、T： 优先考虑开三 ①若v=v1，则刚好能做匀速圆周运动
卫星发射进入轨道的最小初速度 证明了万有引力定律的准确性 在地球表面绕地球做匀速圆周运动的速度
下课！
HHK
赤道轨道
极地轨道
其他轨道
人造卫星升空
02 三个宇宙速度
同步卫星：
六个一定
ω、T 线速率v 轨道高度 轨道平面 运行方向
人造卫星升空
课堂练习
试计算出同步卫星的轨道高度：
G
Mm (R h)2
m
4 2
T2
(R h)
(R
h)3
GMT
4 2
2
h 3.6104 km
人造卫星升空
02 三个宇宙速度
近地卫星：贴着地表飞行
不考虑地球自转 万有引力提供地面物体的重力
Mm F万 G R2 mg
M gR2 G
万有引力完全提供物体的重力？
由于地球自转，地面上的物体还需要 向心力。重力是万有引力的一个分力
r F向 m
θ
MF引
mg R
ω
计算天体质量
01 地球质量
万有引力、重力、向心力间的关系：
向心力、重力是万有引力的分力 赤道： F引 G重 F向 两极： F引 G重 其他： 纬度越高，重力越大