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(共17張PPT)
萬有引力與航天
分析解決雙星，多星問題
神奇的黑洞是近代力學(xué)理論所預(yù)言的一種特殊天體，北京時間2019年4月10日，包括中國在內(nèi)全球多地天文學(xué)家公布首張黑洞真容，科學(xué)家探索黑洞方案之一就是觀察雙星系統(tǒng)運(yùn)動規(guī)律。
什么是雙星系統(tǒng)呢？它們是怎樣運(yùn)動的呢？
雙星系統(tǒng)：兩個恒星繞同一個點(diǎn)做圓周運(yùn)動。
任務(wù)：
1.仔細(xì)觀察雙星系統(tǒng)模型，指出向心力的來源，計算雙星軌道的半徑之比，線速度之比和向心加速度之比。
2.討論拓展分布均勻的三個地球同步地球衛(wèi)星，假設(shè)地球周期可以減小，試求出此時三個地球同步衛(wèi)星在保持能互相通信的條件下，求出此時衛(wèi)星最小周期。
3.討論第一宇宙速度，第二宇宙速度，第三宇宙速度的意義，怎樣求得第一宇宙速度的？
4.根據(jù)所學(xué)知識，討論怎樣發(fā)射地球同步衛(wèi)星。
多星模型
活動三：探究衛(wèi)星變軌和多星模型
拓展提升：利用三顆位置分布均勻的地球同步衛(wèi)星，可使地球赤道上任意兩點(diǎn)之間保持無線電通信，目前地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為地球半徑的6.6倍。假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小，若仍僅用三顆同步衛(wèi)星來實(shí)現(xiàn)上述目的，則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值約為多少小時？
二、多星模型
活動三：探究衛(wèi)星變軌和多星模型
牛頓設(shè)想：
鉛球是這樣成為人造衛(wèi)星的
思考問題：
思考問題：
5.在什么情況下鉛球才會穩(wěn)定的圍繞地
球做圓周運(yùn)動？
注意：F萬=F向，鉛球才不會掉回地面
從而做穩(wěn)定的圓周運(yùn)動
1.圖中，最終鉛球繞地球在做什么運(yùn)動？
2.是什么力提供它做圓周運(yùn)動的向心力？
3.如果F萬>F向，鉛球會如何運(yùn)動？
4.如果F萬鉛球的速度應(yīng)該多大呢？？？
【科學(xué)足跡】
(1)若已知G=6.67×10-11 N·m2/kg2 , 地球質(zhì)量M=5.98×1024 kg, 地球半徑R=6400 km, 鉛球以多大的速度才能繞地球表面運(yùn)動成為地球的一顆衛(wèi)星
(2)若地球質(zhì)量未知,而知道地球表面處的重力加速度和地球半徑,如何求得這個速度 請自主推導(dǎo)并得出這個速度的表達(dá)式。
鉛球的速度應(yīng)該多大呢？？？
[科學(xué)推理與論證]
注意：上式對其它天體也適用，R為天體半徑， M為天體質(zhì)量，g為天體
表面的重力加度，G為引力常量。
1.第一宇宙速度：
v1=
宇宙速度：
a.是人造地球衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動的速度
b.是在地面附近發(fā)射人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度
（1）第一宇宙速度的物理意義：
（2）區(qū)分人造衛(wèi)星的發(fā)射速度與運(yùn)行速度
若發(fā)射速度大于7.9km/s，衛(wèi)星的運(yùn)動將會怎樣呢？？？
[思考討論]
當(dāng)發(fā)射速度
7.9km/s衛(wèi)星將沿橢圓軌道運(yùn)動。
第二宇宙速度
（ ）
第三宇宙速度
（ ）
v2=11.2km/s
v3=16.7km/s
2.認(rèn)識3個宇宙速度的意義
定義 大小
第一宇宙速度 （環(huán)繞速度） 是衛(wèi)星在 附近（h R）繞地球做 的速度。
第二宇宙速度 （脫離速度） 使物體掙脫 的束縛，成為繞太陽運(yùn)行的人造行星的最 發(fā)射速度，
第三宇宙速度 （逃逸速度） 使物體掙脫 束縛的最 發(fā)射速度
v2=11.2km/s
v1=7.9km/s
v3=16.7km/s
地面
勻速圓周運(yùn)動
地球
小
太陽
小
衛(wèi)星變軌
問題：同步衛(wèi)星距地面h =5.6R，怎樣發(fā)射同步衛(wèi)星？？？？
衛(wèi)星變軌
軌道1
軌道2
軌道3
P
Q
①衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)的加速度與
衛(wèi)星在 軌道3上經(jīng)過P點(diǎn)的加速度大小
關(guān)系？
②衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)的速度與衛(wèi)星
在軌 道2上經(jīng)過P點(diǎn)的速度大小關(guān)系？
由軌道1變到軌道2：在Q點(diǎn)噴火加速
由軌道2變到軌道3：在P點(diǎn)噴火加速
[思考與討論]
M，r同，a同
v1Q＜ v2Q
活動三：探究衛(wèi)星變軌和多星模型

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