高中物理“宇宙三大速度”知识点详解.docx
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1、1 高中物理高中物理“宇宙三大速度宇宙三大速度”知识点详解知识点详解 牛顿的设想牛顿的设想 (1 1)牛顿对人造卫星原理的描绘)牛顿对人造卫星原理的描绘 设想在高山上有一门大炮,水平发射炮弹,初速度越大,水平射程就越大。 可以想象当初速度足够大时, 这颗炮弹将不会落到地面, 将和月球一样成为地球的一颗卫星。 (2 2)人造卫星绕地球运行的动力学原因)人造卫星绕地球运行的动力学原因 人造卫星在绕地球运行时,只受到地球对它的万有引力作用,人造卫星作圆周运动的向心力 由万有引力提供。 (3 3)人造卫星的运行速度)人造卫星的运行速度 设地球质量为 M,卫星质量为 m,轨道半径为 r,由于万有引力提供
2、向心力,则 , 可见:高轨道上运行的卫星,线速度小。 角速度和周期与轨道半径的关系 可见:高轨道上运行的卫星,角速度小,周期长。 第一宇宙速度第一宇宙速度 【问题】 牛顿实验中,炮弹至少要以多大的速度发射,才能在地面附近绕地球做匀速圆周运动?地球 半径为 6370km。 【分析】 在地面附近绕地球运行,轨道半径即为地球半径。由万有引力提供向心力: 【结论】 如果发射速度小于 7.9km/s,炮弹将落到地面,而不能成为一颗卫星; 发射速度等于 7.9km/s,它将在地面附近作匀速圆周运动; 要发射一颗半径大于地球半径的人造卫星,发射速度必须大于 7.9km/s。可见,向高轨道发 射卫星比向低轨道
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