第二節(jié)第二節(jié) 萬有引力定律的萬有引力定律的應用二應用二學法指導：閱讀教材學法指導：閱讀教材53-54頁，回答以下問題。頁，回答以下問題。1.1.一個物體要成為地球的衛(wèi)星，需具有足夠大的速度，這個速度的最小值是多大？最一個物體要成為地球的衛(wèi)星，需具有足夠大的速度，這個速度的最小值是多大？最小速度稱為什么速度？小速度稱為什么速度？2.2.衛(wèi)星環(huán)繞地球做勻速圓周運動所需的向心力由什么力提供？由此分析衛(wèi)星的線速度、衛(wèi)星環(huán)繞地球做勻速圓周運動所需的向心力由什么力提供？由此分析衛(wèi)星的線速度、角速度、周期分別與軌道半徑的有什么關(guān)系角速度、周期分別與軌道半徑的有什么關(guān)系? ?3.3.第二宇宙速度（脫離速度）多大？當衛(wèi)星的發(fā)射速度大于第二宇宙速度（脫離速度）多大？當衛(wèi)星的發(fā)射速度大于 7.9km/s7.9km/s而小于而小于11.2km/s 11.2km/s 時，衛(wèi)星做什么運動？當發(fā)射速度大于時，衛(wèi)星做什么運動？當發(fā)射速度大于11.2km/s11.2km/s時，衛(wèi)星做什么運動？時，衛(wèi)星做什么運動？4.4.第三宇宙速度（逃逸速度）多大？當衛(wèi)星的發(fā)射速度達到第三宇宙速度（逃逸速度）多大？當衛(wèi)星的發(fā)射速度達到16.7km/s16.7km/s時，衛(wèi)星做什么時，衛(wèi)星做什么運動？運動？5.5.同步衛(wèi)星的角速度與地球自轉(zhuǎn)的角速度相同嗎同步衛(wèi)星的角速度與地球自轉(zhuǎn)的角速度相同嗎? ?哪同步衛(wèi)星的周期多大？同步衛(wèi)星哪同步衛(wèi)星的周期多大？同步衛(wèi)星的軌道在哪個位置？所有的同步衛(wèi)星在同一軌道嗎？的軌道在哪個位置？所有的同步衛(wèi)星在同一軌道嗎？宇宙速度宇宙速度人造地球衛(wèi)星圍繞地球轉(zhuǎn)動時的速度：人造地球衛(wèi)星圍繞地球轉(zhuǎn)動時的速度：設：地球質(zhì)量設：地球質(zhì)量M，衛(wèi)星質(zhì)，衛(wèi)星質(zhì)m，衛(wèi)星到地心距離為，衛(wèi)星到地心距離為r，衛(wèi)星運動的速度為衛(wèi)星運動的速度為v，萬有引力提供向心力萬有引力提供向心力：代入數(shù)據(jù)可得代入數(shù)據(jù)可得:V=7.9km/s第一宇宙速度第一宇宙速度rvmrMmG22rGMv 1 1、第一宇宙速度、第一宇宙速度： V V1 1=7.9km/s =7.9km/s （地面附近、勻速圓周運動）（地面附近、勻速圓周運動）最小的發(fā)射速度最小的發(fā)射速度 如果人造地球衛(wèi)星進入地面附近的軌道如果人造地球衛(wèi)星進入地面附近的軌道速度大于速度大于7.9km/s7.9km/s，而小于，而小于11.2km/s11.2km/s，它，它繞地球運動的軌跡是橢圓。繞地球運動的軌跡是橢圓。2、第二宇宙速度、第二宇宙速度：當物體的速度大于或等于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。繞地球運行。我們把這個速度叫第二宇宙速度。達到第二宇宙速度的物體還受到太陽的引力。達到第二宇宙速度的物體還受到太陽的引力。第一宇宙速度：第一宇宙速度：7.9km/s第二宇宙速度：第二宇宙速度：11.2km/s第三宇宙速度：第三宇宙速度：16.7km/s3 3、第三宇宙速度、第三宇宙速度：如果物體的速度等于或大如果物體的速度等于或大于于16.7km/s16.7km/s，物體就擺脫了太陽引力的束縛，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。我們把這個速飛到太陽系以外的宇宙空間去。我們把這個速度叫第三宇宙速度。度叫第三宇宙速度。 V1=7.9km/s 地球地球V2=11.2km/sV3=16.7km/s11.2km/sv7.9km/sRvmRMmG22半徑越大，速度越小半徑越大，速度越小V7.9km/s是衛(wèi)星圍是衛(wèi)星圍繞地球做圓周運動的繞地球做圓周運動的最大的環(huán)繞速度。最大的環(huán)繞速度。rMGv 也是最小發(fā)射速度！也是最小發(fā)射速度！半徑越大，角速度越小，周期越大。半徑越大，角速度越小，周期越大。2rMmGrm2rTm223rMGGMrT322rMmG總結(jié)：半徑越大，衛(wèi)星運行越慢，即線速度、總結(jié)：半徑越大，衛(wèi)星運行越慢，即線速度、角速度越小，時間越長，周期越大。角速度越小，時間越長，周期越大。衛(wèi)星的軌道：衛(wèi)星的軌道：赤道軌道赤道軌道極地軌道極地軌道其他軌道其他軌道地球同步軌道地球同步軌道太陽同步軌道太陽同步軌道北極北極南極南極地軸地軸極地極地軌道軌道其他其他軌道軌道赤道赤道軌道軌道同步地球衛(wèi)星：同步地球衛(wèi)星： 運動周期運動周期T24h86400s 角速度角速度 2/864007.2710-5rad/s 運動半徑運動半徑 r = 42000 km 離地高度離地高度 H = 36000 km 赤道軌道赤道軌道1. (單選單選)如圖所示，如圖所示，a、b、c是環(huán)繞地球圓形軌道上運行是環(huán)繞地球圓形軌道上運行的的3顆人造衛(wèi)星，它們的質(zhì)量關(guān)系是顆人造衛(wèi)星，它們的質(zhì)量關(guān)系是mambmc，則，則()Ab、c的線速度大小相等，且大于的線速度大小相等，且大于a的線速度的線速度B. b、c的周期相等，且小于的周期相等，且小于a的周期的周期Cb、c的向心加速度大小相等，且大于的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度的向心加速度Db所需向心力最小所需向心力最小當堂測試當堂測試2(雙選雙選)關(guān)于地球的第一宇宙速度，下列說法中正確的是關(guān)于地球的第一宇宙速度，下列說法中正確的是()A它是人造地球衛(wèi)星繞地球運行的最小速度它是人造地球衛(wèi)星繞地球運行的最小速度B它是近地圓形軌道上人造地球衛(wèi)星的運行速度它是近地圓形軌道上人造地球衛(wèi)星的運行速度C它是能使衛(wèi)星進入近地軌道的最小速度它是能使衛(wèi)星進入近地軌道的最小速度D它是能使衛(wèi)星進入軌道的最大發(fā)射速度它是能使衛(wèi)星進入軌道的最大發(fā)射速度 3(單選單選)由于通信和廣播等方面的需要，許多國家發(fā)射了地球同步由于通信和廣播等方面的需要，許多國家發(fā)射了地球同步軌道衛(wèi)星，這些衛(wèi)星的軌道衛(wèi)星，這些衛(wèi)星的()A質(zhì)量可以不同質(zhì)量可以不同B軌道半徑可以不同軌道半徑可以不同C軌道平面可以不同軌道平面可以不同 D速率可以不同速率可以不同4. （雙選）（雙選）地球半徑為地球半徑為R,R,地面的重力加速度為地面的重力加速度為g g，某衛(wèi)星距地面的，某衛(wèi)星距地面的高度為高度為2R2R，設衛(wèi)星做勻速圓周運動，下列說法正確的是（，設衛(wèi)星做勻速圓周運動，下列說法正確的是（ ）A A、衛(wèi)星的線速度為、衛(wèi)星的線速度為 B B、衛(wèi)星的角速度為、衛(wèi)星的角速度為C C、衛(wèi)星的加速度為、衛(wèi)星的加速度為g/4 Dg/4 D、衛(wèi)星的周期為、衛(wèi)星的周期為3 g R36Rg27gR5. 5. （雙選）（雙選）甲乙兩顆人造衛(wèi)星，質(zhì)量相等，它們的軌道都是圓，甲乙兩顆人造衛(wèi)星，質(zhì)量相等，它們的軌道都是圓，若甲的運動周期比乙小，則（若甲的運動周期比乙小，則（ ）A A、甲距地面的高度大于乙的高度、甲距地面的高度大于乙的高度B B、甲的加速度一定比乙的大、甲的加速度一定比乙的大C C、甲的運行速率一定比乙大、甲的運行速率一定比乙大D D、甲需要的向心力比乙的小、甲需要的向心力比乙的小 6. 6. （雙選）（雙選） 據(jù)報道，我國數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星據(jù)報道，我國數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星“天鏈一號天鏈一號0101星星”于于20082008年年4 4月月5 5日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，經(jīng)過日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，經(jīng)過4 4次變軌控制次變軌控制后，于后，于5 5月月1 1日成功定點在東經(jīng)日成功定點在東經(jīng)77770 0赤道上空的赤道上空的同步軌道同步軌道。關(guān)于成。關(guān)于成功定點后的功定點后的“天鏈一號天鏈一號0101星星”，下列說法正確的是（，下列說法正確的是（ ） A A、運行速度大于、運行速度大于7.9km/s7.9km/s B B、離地面高度一定，相對地面靜止、離地面高度一定，相對地面靜止 C C、繞地球運行的角速度比月球繞地球運行的角速度大、繞地球運行的角速度比月球繞地球運行的角速度大 D D、向心加速度與靜止在赤道上的物體向心加速度大小相等、向心加速度與靜止在赤道上的物體向心加速度大小相等7、 （雙選）同步衛(wèi)星離地心的距離為（雙選）同步衛(wèi)星離地心的距離為r，運行速率為，運行速率為v1，加，加速度為速度為a1；赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為；赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2，第，第一宇宙速度為一宇宙速度為v2，地球半徑為，地球半徑為R，則下列比值正確的是，則下列比值正確的是( ) A、 B、12araR212()aRar12vrvR1122()vRvrD D、C C、