高中物理第三章万有引力定律及其应用第2节万有引力定律的应用课件粤教版必修2

求解
(qiú jiě) 得：
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（2）因中心(zhōngxīn)天体 的体积为：
由密度(mìdù)公 式得：
（3）星体是在中心天体的表面(biǎomiàn) 附近做匀速圆周运动，则有：
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例题2： 宇航员站在一星球表面上的某高处，沿水
平方向抛出(pāo chū)一个小球。经过时间t， 小球落到星球表面，测得抛出(pāo chū)点与落 地点之间的距离为L。若抛出(pāo chū)时的初 速度增大到2倍，则抛出(pāo chū)点与落地点 之间的距离为 。已知两落地点在同一水平 面上，该星球的半径为R，万有引力常数为G 。求该星球的质量M。
注意：第一宇宙速度是发射地球(dìqiú)卫 星的最小速度，是卫星绕地球(dìqiú)运行 第的二最宇大宙速速度度。v=11.2km/s
物体(wùtǐ)发射的速度达到或超过11.2km/s 时，物体(wùtǐ)将能够摆脱地球引力的束缚，成
为绕太阳运动的行星或飞到其他行星上去。
11.2km/s这个速度称为第二宇宙速度。
万有引力定律(dìnglǜ) 的应用 万有引力是天体(tiāntǐ)间的主要作用力，万
有引力定律的发现对天文学的发展起到了巨大 的推动作用，尤其在天体(tiāntǐ)物理学计算、天 文观测、卫星发射和回收等天文活动中，万有 引力定律可称为最有力的工具。
基本(jīběn)
1、方万法有：引力定律： F G m1m2 r2
道形状、卫星运行速度是什么吗？
(1)卫星的发射(fāshè)与运行
最早研究人造卫星问题的是牛顿，他 设想了这样一个问题：在地面某一高处平 抛一个物体，物体将走一条抛物线落回地 面。物体初速度越大，飞行距离越远。考 虑到地球是圆形的，应该是这样的图景：
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演示3
当抛出物体沿曲线轨道下落时，地面也沿 球面向下弯曲，物体所受重力的方向也改变了 。当物体初速度足够(zúgòu)大时，物体总要 落向地面，总也落不到地面，就成为地球的卫 星了要。想使物体成为地球的卫星，物体需要一个最小的
（2）宇宙速度 第(y一ǔz宇hò宙u s速ùd度ù)v=7.9km/s
第一宇宙速度是发射一个物体，使其成为 地球卫星(wèixīng)的最小速度。若以第一宇宙速 度发射一个物体，物体将在贴着地球表面的轨 道上做匀速圆周运动。若发射速度大于第一宇 宙速度，物体将在离地面远些的轨道上做圆周
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第三宇宙速度v=16.7km/s
演示3
如果物体的发射速度再大，达到或超
过16.7km/s时，物体将能够(nénggòu)摆脱太 阳引力的束缚，飞到太阳系外。16.7km/s这 个速度称为第三宇宙速度。 第十五页，共18页。
3、同步(tóngbù)通讯 卫星这种卫星绕地球运动的角速度与地球自转 (zìzhuàn)的速度相同，所以从地面上看，它总 在某地的正上方，因此叫同步卫星。这种卫星 一般用于通讯，又叫同步通讯卫星。
发射(fāshè)速度，物体以这个速度发射(fāshè)时，能够 刚好贴着地面绕地球飞行，此时其重力提供了向心力。
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其中，g为地球表面的重力加速度，约 9.8m/s2。R为地球的半径，约为6.4×106m 。代入数据我们可以算出速度为7.9×103m/s ，也就是7.9km/s。这个速度称为第一(dìyī) 宇宙速度。
演示1
①计算行星的质量：根据匀速圆周运动， 只要(zhǐyào)观测某行星的一颗卫星围绕 行星做匀速圆周运动的轨道半径和周期， 就能测出该中心天体（行星）的质量．
思考：你能否计算出不带卫星的行星的 质量？
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②计算恒星的质量：观测行星围绕恒星做匀速圆 周运动的轨道半径（r）和运转周期（T），则 可以根据万有引力为向心力的道理(dào li)计算出 中心天体（恒星）的质量（M）．
美国天文学家在2004年3月15日宣布，在距地
球130亿千米的地方新观测到一个绕太阳运行 的红色天体，并命名为赛德娜。目前尚未确定 它是太阳系的一颗行星，一旦确认它的行星身 份，它就将称为太阳系的第十大行星。
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3、人造卫星(rénzàowèixīng) 同和学宇们宙了速解(度liǎojiě)卫星发射速度、卫星轨
故选正确(zhèngquè)答案 第十八页，共18页。
定点：在赤道上空
定高度(gāodù)：离地面高度(gāodù)为 3.6×104km
定运行速度：同学们自己计算
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例题3 两颗人造地球卫星(wèixīng)A、B绕地
球做圆周运动，周期之比为 ，则轨道半径之比和运动速率之比分别为 （ A、 ）
B、
C、
D、
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解析：地球对卫星(wèixīng)的引力提供了 卫星(wèixīng)绕地球作圆周运动的向心力 ，则
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2、圆周运动规律和牛顿第二(dìèr)定律： 万有引力提供天体作圆周运动所需的向心力
主线 (zhǔ xiàn)：
副线：
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1、计算中心天体
请(同ti学ā们nt计ǐ算)的出地质球量的质量。关键词：匀速
圆周运动，周期(zhōuqī)T、月球到地心距
离r，求：地球质量M .
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解析：设面(biǎomiàn)受到
的重力（mg）等于星球对它的引力
即
（1）
可见(kějiàn)只要求得星球表面的重力加速度 即求得该星球的质量。设物体抛出时高度为 h，初速度为V0，则有
（2）
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③计算(jì suàn)天体的密度：如果围绕中心天 体运动的轨道半径（r）很小、与中心天体自身 的半径（R）相差无几，即，则可以进一步估算 出中心天体的平均密度：
3
GT 2
.
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例题1：
已知绕中心天体做匀速圆周运动的星体的轨道半径为r，运行
周期为T。（1）中心天体的质量M=_______________；（2）若中心
（3）
当速度(sùdù)增为2v0 时，则 有：
（4）
由（2）（3）（4）式得出(dé chū) ：
（5）
将（5）代入（1）得
：
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2、预测(yùcè)未知
天体
演示
未 现 知， 是行 星天 —文 —学海上王应星用、万冥有王引星力(ì的定)y2ǎ先律ns后的h 被成发功
(chénggōng)范例．
天体的半径为R，则其平均密度ρ=____________；（3）若星体是
在中心天体的表面(biǎomiàn)附近做匀速圆周运动，则其平均密度
的表达式为
=______________。
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解析：
（1）设中心天体的质量为M，密度(mìdù)为 ρ，星体的质量为m，星体围绕中心天体做匀 速圆周运动，由牛顿第二定律得