物理物理必修必修2 2（粵教）（粵教）第三章第三章 萬有引力定律及其應用萬有引力定律及其應用第二節(jié)第二節(jié) 萬有引力定律的應用萬有引力定律的應用重點：重點：應用引力定律計算天體的質量應用引力定律計算天體的質量，討論人造衛(wèi)討論人造衛(wèi)星運動的線速度、角速度、周期與半徑的關系星運動的線速度、角速度、周期與半徑的關系，人造衛(wèi)人造衛(wèi)星宇宙速度星宇宙速度，特別是第一宇宙速度特別是第一宇宙速度難點：難點：萬有引力定律與圓周運動結合及其應用萬有引力定律與圓周運動結合及其應用 欄目鏈接欄目鏈接一、計算天體的質量一、計算天體的質量預習篇預習篇1基本思路：行星繞恒星或衛(wèi)星繞行星做勻速圓基本思路：行星繞恒星或衛(wèi)星繞行星做勻速圓周運動的向心力是它們間的周運動的向心力是它們間的_提供，測量出環(huán)繞提供，測量出環(huán)繞中心天體運動的中心天體運動的_和環(huán)繞半徑和環(huán)繞半徑r，即可求出，即可求出_的質量的質量2公式：引力等于向心力即公式：引力等于向心力即_，中心天體的質量中心天體的質量_萬有引力萬有引力周期周期T中心天體中心天體 欄目鏈接欄目鏈接二、預測未知天體二、預測未知天體預習篇預習篇若某行星附近存在一個未知天體，則它的實際若某行星附近存在一個未知天體，則它的實際運動軌道會與理論計算出的軌道存在差異，由此可推運動軌道會與理論計算出的軌道存在差異，由此可推知是否有未知天體存在如海王星、冥王星等的發(fā)知是否有未知天體存在如海王星、冥王星等的發(fā)現(xiàn)現(xiàn) 欄目鏈接欄目鏈接三、人造衛(wèi)星與宇宙速度三、人造衛(wèi)星與宇宙速度預習篇預習篇地心地心 欄目鏈接欄目鏈接預習篇預習篇3三種宇宙速度三種宇宙速度.三種速度三種速度數(shù)值數(shù)值意義意義說明說明第一宇宙第一宇宙速度速度_km/s(1)衛(wèi)星環(huán)繞地球表面衛(wèi)星環(huán)繞地球表面運行的速度，也是繞運行的速度，也是繞地球做勻速圓周運動地球做勻速圓周運動的最大速度的最大速度(2)使衛(wèi)星使衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運繞地球做勻速圓周運動的最小地面發(fā)射速動的最小地面發(fā)射速度度三種宇宙速三種宇宙速度均為在地度均為在地面上的發(fā)射面上的發(fā)射速度，而非速度，而非在軌道上的在軌道上的運行速度運行速度第二宇宙第二宇宙速度速度_km/s使衛(wèi)星掙脫使衛(wèi)星掙脫_引引力束縛的力束縛的_地面地面發(fā)射速度發(fā)射速度第三宇宙第三宇宙速度速度_km/s使衛(wèi)星掙脫太陽引力使衛(wèi)星掙脫太陽引力束縛的束縛的_地面地面發(fā)射速度發(fā)射速度7.911.2地球地球最小最小16.7最小最小 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接考點篇考點篇考點考點1 天體質量的計算天體質量的計算 欄目鏈接欄目鏈接考點篇考點篇 欄目鏈接欄目鏈接考點篇考點篇 欄目鏈接欄目鏈接解析解析 A答案答案考點篇考點篇 欄目鏈接欄目鏈接u變式訓練變式訓練考點篇考點篇AC 欄目鏈接欄目鏈接解析解析考點篇考點篇 欄目鏈接欄目鏈接考點考點2 人造衛(wèi)星問題人造衛(wèi)星問題考點篇考點篇 欄目鏈接欄目鏈接考點篇考點篇 欄目鏈接欄目鏈接考點篇考點篇 欄目鏈接欄目鏈接考點篇考點篇例例2(2012廣東高考廣東高考)(雙選雙選)如圖所示，飛船從軌道如圖所示，飛船從軌道1變軌至軌道變軌至軌道2.若飛船在兩軌道上都做勻速圓周運動，不若飛船在兩軌道上都做勻速圓周運動，不考慮質量變化，相對于在軌道考慮質量變化，相對于在軌道1上，飛船在軌道上，飛船在軌道2上的上的()A動能大動能大 B向心加速度大向心加速度大C運行周期長運行周期長 D角速度小角速度小 欄目鏈接欄目鏈接解析解析 CD答案答案考點篇考點篇 欄目鏈接欄目鏈接考點篇考點篇小結：小結：(1)衛(wèi)星做勻速圓周運動的線速度、角速度、衛(wèi)星做勻速圓周運動的線速度、角速度、周期及加速度與半徑的關系都是單調函數(shù)周期及加速度與半徑的關系都是單調函數(shù)，衛(wèi)星距離地球衛(wèi)星距離地球越遠越遠，軌道半徑越大軌道半徑越大，線速度、角速度和加速度都是越小線速度、角速度和加速度都是越小，而周期則越大而周期則越大(2)衛(wèi)星做勻速圓周運動的線速度、角速度、衛(wèi)星做勻速圓周運動的線速度、角速度、周期及加速度與半徑的關系都與衛(wèi)星的質量無關周期及加速度與半徑的關系都與衛(wèi)星的質量無關(3)地球地球衛(wèi)星有最小周期為衛(wèi)星有最小周期為83 min，不可能發(fā)射周期小于不可能發(fā)射周期小于83 min的的衛(wèi)星衛(wèi)星 欄目鏈接欄目鏈接u變式訓練變式訓練考點篇考點篇2(2013廣東實驗中學高一廣東實驗中學高一)(雙選雙選)2013年年6月月20日，小日，小華同學通過全國太空授課得知華同學通過全國太空授課得知“神舟十號神舟十號”飛船在圓軌道上飛船在圓軌道上運轉一圈的時間為運轉一圈的時間為90分鐘，由此他將分鐘，由此他將“神舟十號神舟十號”飛船與同飛船與同步衛(wèi)星進行比較而得出以下結論，其中正確的是步衛(wèi)星進行比較而得出以下結論，其中正確的是()A“神舟十號神舟十號”飛船運行的軌道和同步衛(wèi)星的軌道是飛船運行的軌道和同步衛(wèi)星的軌道是同一軌道同一軌道B“神舟十號神舟十號”飛船運行的角速度大于同步衛(wèi)星的角飛船運行的角速度大于同步衛(wèi)星的角速度速度C“神舟十號神舟十號”飛船運行的向心加速度小于同步衛(wèi)星飛船運行的向心加速度小于同步衛(wèi)星的加速度的加速度D“神舟十號神舟十號”飛船在圓軌道上的速率大于同步衛(wèi)星飛船在圓軌道上的速率大于同步衛(wèi)星的速率的速率BD 欄目鏈接欄目鏈接解析解析考點篇考點篇 欄目鏈接欄目鏈接考點考點3 宇宙速度宇宙速度考點篇考點篇 欄目鏈接欄目鏈接考點篇考點篇(3)第一宇宙速度也是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度第一宇宙速度也是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度2第二宇宙速度：是指使衛(wèi)星擺脫地球的束縛所需要第二宇宙速度：是指使衛(wèi)星擺脫地球的束縛所需要的最小的發(fā)射速度，其值為的最小的發(fā)射速度，其值為v211.2 km/s.第二宇宙速度又第二宇宙速度又叫脫離速度叫脫離速度3第三宇宙速度：是指使衛(wèi)星擺脫太陽的束縛所需要第三宇宙速度：是指使衛(wèi)星擺脫太陽的束縛所需要的最小的發(fā)射速度，其值為的最小的發(fā)射速度，其值為v316.7 km/s.第三宇宙速度又第三宇宙速度又叫逃逸速度叫逃逸速度4發(fā)射速度與運行速度發(fā)射速度與運行速度(1)發(fā)射速度：是指被發(fā)射物在離開發(fā)射裝置時的初速發(fā)射速度：是指被發(fā)射物在離開發(fā)射裝置時的初速度度要發(fā)射一顆人造衛(wèi)星，發(fā)射速度不能小于第一宇宙速要發(fā)射一顆人造衛(wèi)星，發(fā)射速度不能小于第一宇宙速度度 欄目鏈接欄目鏈接考點篇考點篇若發(fā)射速度為若發(fā)射速度為7.9 km/sv11.2 km/s，衛(wèi)星將環(huán)，衛(wèi)星將環(huán)繞地球做橢圓軌道運動繞地球做橢圓軌道運動若發(fā)射速度為若發(fā)射速度為11.2 km/sv16.7 km/s，衛(wèi)星將脫離地球的作用，而繞太陽運動，衛(wèi)星將脫離地球的作用，而繞太陽運動若若發(fā)射速度大于發(fā)射速度大于16.7 km/s，衛(wèi)星將脫離太陽引力的束縛而離，衛(wèi)星將脫離太陽引力的束縛而離開太陽系開太陽系 (2)運行速度：是指衛(wèi)星在進入運行軌道后繞地球做運行速度：是指衛(wèi)星在進入運行軌道后繞地球做勻速圓周運動的速度當衛(wèi)星做勻速圓周運動的半徑近似勻速圓周運動的速度當衛(wèi)星做勻速圓周運動的半徑近似等于地球半徑時，運行速度等于第一宇宙速度，所以第一等于地球半徑時，運行速度等于第一宇宙速度，所以第一宇宙速度是衛(wèi)星運行的最大速度宇宙速度是衛(wèi)星運行的最大速度 欄目鏈接欄目鏈接考點篇考點篇例例3(2014北京六十中高一北京六十中高一)(雙選雙選)關于第一宇宙速關于第一宇宙速度，下列說法正確的是度，下列說法正確的是()A它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度B它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最大速度它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最大速度C它是能使衛(wèi)星進入近地圓形軌道的最小發(fā)射速它是能使衛(wèi)星進入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度度D它是能使衛(wèi)星進入近地圓形軌道的最大發(fā)射速它是能使衛(wèi)星進入近地圓形軌道的最大發(fā)射速度度 欄目鏈接欄目鏈接解析解析BC答案答案考點篇考點篇 欄目鏈接欄目鏈接 第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地面做勻速圓周運第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地面做勻速圓周運動的最大速度動的最大速度，又是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度又是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度，B、C選選項正確項正確考點篇考點篇 欄目鏈接欄目鏈接u變式訓練變式訓練考點篇考點篇3(2013廣東珠海高一廣東珠海高一)在地面附近發(fā)射飛行器，在地面附近發(fā)射飛行器，速度至少要達到速度至少要達到7.9 km/s，此速度稱為，此速度稱為()A第一宇宙速度第一宇宙速度 B第二宇宙速度第二宇宙速度C第三宇宙速度第三宇宙速度 D以上說法都不對以上說法都不對A 欄目鏈接欄目鏈接考點篇考點篇解析解析 在地球附近發(fā)射飛行器，發(fā)射速度的最在地球附近發(fā)射飛行器，發(fā)射速度的最小值是第一宇宙速度，其值為小值是第一宇宙速度，其值為7.9 km/s，A選項正選項正確確 欄目鏈接欄目鏈接