2020-2021学年高一下学期物理粤教版必修2 第三章第二节 万有引力定律的应用 课件(共33张PPT)

(共33张PPT)
人造卫星与宇宙速度
复
习
天上人间
（2）“人间”：万有引力近似等于重力
(1)“天上”：万有引力提供向心力
嫦娥奔月
敦煌飞天的美丽壁画
外国人的
“飞天”梦
哈利波特
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问题一
问题二
的思考
对平抛运动
平抛物体速度逐渐增大，物体的落地点怎样变化？
在速度足够大的情况下，地面还是水平的吗？
从高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远。如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将绕地球旋转成为一颗绕地球运行的人造地球卫星。
牛顿的猜想
牛顿
发射速度和运行速度
r
v
运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的速度。
运行速度
发射速度：是指被发射物在地面附近离开发射装置时
的速度。
发射速度
v
v发射
设卫星环绕地球做匀速圆周运动，则地球对它的万有引力就是其所需的向心力。设地球的质量为M，卫星质量为m，卫星速度为v，卫星到地心的距离为r，根据向心力公式有
对于在地面附近的运行的人造卫星，可认为此时的轨道半径r近似等于地球的半径R。
因靠近地面时，轨道半径近似等于地球半径R，卫星在轨道处所受的万有引力近似等于卫星在地球表面所受的重力，也就是说重力提供向心力
如果速度小于7.9km/s，那么由于重力比所需要的向心力大，导致卫星掉回地面，故7.9km/s也是最小的发射速度。
第一宇宙速度
第一宇宙速度(环绕速度)v1=
km/s,是人造地球卫星的
发射速度,也是人造地球卫星绕地球做圆周运动的
环绕速度.
7.9
最小
最大
第二宇宙速度：v＝11.2km／s(脱离速度）
是物体克服地球引力，永远离开地球的最小发射速度
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第三宇宙速度:
v＝16.7km／s
(逃逸速度)
是挣脱太阳引力束缚，飞到太阳系外的最小发射速度。
当物体的速度大于或等于16.7km/s，它会挣脱太阳的束缚，飞到太阳系外。
归纳总结：
发射速度v
运动情况
v﹤7.9km/s
v=7.9km/s
7.9km/s
﹤
v
﹤11.2km/s
11.2km/s
v
﹤16.7km/s
16.7km/s
v
物体落回地面
物体在地面附近绕地
球做匀速圆周运动
物体绕地球运转，运
动轨迹是椭圆。
物体绕太阳运动
物体飞出太阳系
人造卫星的运动规律
人造卫星运动近似看做匀速圆周运动，卫星运动所需要的向心力就是它所受的万有引力。即：万有引力提供向心力
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思考并猜想：
（1）v
和T与卫星的质量有关吗？
（2）v
和T随h的变化是怎样变化的？
3、
人造地球卫星的运动规律
已知：地球质量M，半径R，卫星做匀速圆周运动距地面高度h，引力常量G
探究卫星v
和T
地球
动画演示
R+h越大，T_____
V
_____
越大
越小
自主思考:R+h越大，ω越_____
小
（多选）若人造卫星绕地球做匀速圆周运动，则离地面越近的卫星（　　）
A．向心力一定越大
B．角速度一定越大
C．线速度一定越大
D．周期一定越大
BC
地球同步卫星(通信卫星)
同步卫星
1、所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，它在轨道上跟着地球自转，同步地做匀速圆周运动，它的周期：T＝24h
2、所有的同步卫星只能分布在赤道正上方的一个确定轨道上
，即同步卫星轨道平面与地球赤道平面重合。
(3)
定高度h
R
h
F
（4）定线速度v
①定周期（频率、转速）（与地球自转的周期相同，即T=24h）
②定高度（到地面的距离相同，即h=3.6×107m）
特点(轨道平面与赤道面重合)
③定在赤道的正上方某点（相对于地球静止）。
④定线速度大小（即V=3.1
×
103m/s）
⑤定角速度（与地球自转的角速度大小）
⑥定向心加速度大小
2015年7月25日，我国发射的新一代北斗导航卫星，全部使用国产微处理器芯片，圆了“中国芯”之梦，该卫星在圆形轨道发射速度V满足（
）
A、V<7.9km/s
B、7.9km/sC、11.2km/sD、V>16.7km/s
B
不同点：由于各国发射的同步卫星质量一般不同，所以它们受到的向心力的大小一般不同。
关于我国发射的同步通讯卫星，下列说法中正确的是（　　）
A．它的周期比地球自转周期大
B．它的周期比地球自转周期小
C．它定点在北京正上方，所以中央电视台可以利用它进行电视转播
D．它运行的轨道平面一定与赤道平面重合
D
D
假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，那么（
）
A、地球公转的周期大于火星公转的周期
B、地球公转的线速度小于火星公转的线速度
C、地球公转的加速度小于火星公转的加速度
D、地球公转的角速度大于火星公转的角速度
探索太空奥秘是是人类自古以来的梦想，科学家欲将一颗卫星送往火星进行科研探究，则科学家在地球上发射航天器的速度不应低于（
）
A、第一宇宙速度
B、第二宇宙速度
C、第三宇宙速度
D、光速
B
BC
（多选）地球同步卫星轨道必须在赤道平面上空，和地球有相同的角速度，才能和地球保持相对静止，关于各国发射的地球同步卫星，下列表述正确的是（
）
A．所受的万有引力大小一定相等
B．离地面的高度一定相同
C．运行的速度都小于7.9km/s
D．都位于赤道上空的同一个点
(多选)如图为“北斗一号”T地球同步卫星和“北斗二号”G地球导航卫星的运动轨迹，则G在运行时（
）
A．相对T静止
B．周期比T的小
C．线速度比T的大
D．向心加速度比T小
BC
谢谢欣赏