万有引力理论的应用,张良忠

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1、“东方红一号”侦察卫星“风云一号”气象卫星科学探测卫星第五章万有引力与航天第2、3节航天1牛顿人造地球卫星的设想图v平抛洲际导弹人造卫星增大人造地球卫星的最小速度有多大呢?21、第一宇宙速度建立模型:卫星绕地球表面做匀速圆周运动v1=7.9km/sv>7.9km/s基本思路1:万有引力提供向心力=7.9km/s7.9km/s为人造地球卫星的最小发射速度,也是是地球卫星的最大运行速度31、第一宇宙速度建立模型:卫星绕地球做匀速圆周运动基本思路2:重力提供向心力适用于计算任一天体的第一宇宙速度4v2=11.2km/s2、第二宇宙速度 (脱离速度)11.2k

2、m/s

3、缚,飞到太阳系以外的宇宙空间。我们把16.7km/s叫做第三宇宙速度也称逃逸速度。73、第三宇宙速度(逃逸速度):v=16.7千米/秒(卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度)1、第一宇宙速度(环绕速度):v=7.9千米/秒(地球卫星最大的绕行速度,地球卫星的最小发射速度)2、第二宇宙速度(脱离速度):v=11.2千米/秒(卫星挣脱地球束缚变成小行星的最小发射速度)或8绕地球作匀速圆周运动的卫星,其所需向心力由万有引力提供二、卫星的运行(圆周轨道)万有引力=向心力重力近似=万有引力基本方程辅助方程ABCv1=7.9km/s9神五发射卫星发射的轨迹三、人造地球卫

4、星的变轨道10通信卫星气象卫星资源卫星技术实验卫星人造卫星的种类1112四、地球同步通讯卫星2、同步卫星的轨道如何确定?1、地球同步卫星相对于地面静止,周期与地球相同。同步卫星必须位于赤道平面上空。F向=F引GmM/r2=mr4π2/T2F向F2F引hrR同步卫星离地面高度36000公里3、同步卫星的个数:大约3度角左右才能放置一颗卫星,地球的同步通讯卫星只能有120颗。可见,空间位置也是一种资源。近地与同步同步卫星发射13所有同步卫星都具有如下特点:1.只能分布在一个确定的赤道轨道上。2.周期与地球自转的周期相同:T=24h。角速度ω与地球的自转角速

5、度相同。离地面高度:h=36000km。线速度:v=3.1km/s。同步卫星——与地球相对静止的人造卫星14一、发射原理1、牛顿的设想图2、近地发射速度:二、卫星的运行(圆周轨道)原理:结论:卫星运动与m无关;v、ω、T由r唯一决定三、人造卫星上天四、预测未知天体mg=GMm/r2=ma=mv2/r=mrω2=mr4π2/T2V1=7.9Km/sV2=11.2Km/sV3=16.7Km/s(三种宇宙速度)v1是最小近地发射速度,也是最大运行速度15卫星的超重与失重我国的卫星事业卫星的应用16二、发现未知天体1、海王星的发现海王星海王星地貌17二、发现未

6、知天体1、海王星的发现英国剑桥大学的学生,23岁的亚当斯,经过计算,提出了新行星存在的预言.他根据万有引力定律和天王星的真实轨道逆推,预言了新行星不同时刻所在的位置.同年,法国的勒维列也算出了同样的结果,并把预言的结果寄给了柏林天文学家加勒.当晚(1846.3.14),加勒把望远镜对准勒维列预言的位置,果然发现有一颗新的行星——就是海王星.18海王星19海王星地貌202、冥王星的发现海王星发现之后,人们发现它的轨道也与理论计算的不一致.于是几位学者用亚当斯和勒维列的方法预言另一颗新行星的存在.在预言提出之后,1930年,汤博(Tombaugh)发现了这

7、颗行星——冥王星.冥王星的实际观测轨道与理论计算的一致.212、冥王星的发现冥王星与其卫星22冥王星与其卫星23小结:1、处理天体运动问题的关键是:万有引力提供做匀速圆周运动所需的向心力.2、海王星和冥王星的发现,显示了万有引力定律对研究天体运动的重要意义,同时证明了万有引力定律的正确性.24

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