师:同学们好,今天我们一起来学习万有引力定律的运用。今天有两个学习内容,一是人造卫星的规律,二是第一宇宙速度的理解和推导。

  从古至今,人们就对太空充满向往,嫦娥奔月的故事就表达了我们对月亮的向往。我国还有个典故叫“万户飞天”,明朝科学家陶成道官至万户,他想飞向天空,于是坐在装有40支火箭的凳子上,手拿两个风筝,想利用火箭飞向太空,再借助风筝安全着陆。不幸中途火箭爆炸,他失去了性命。虽然这个故事存在争议,但不影响科学家们称他为世界上第一个想利用火箭飞行的人。为纪念他,科学家将月球背后的环形山命名为“万户”。

  如今,人类已慢慢走出太空,向太空发射了很多人造卫星。关于人造卫星,我们有很多疑问,今天就来学习卫星的运行和发射。

  大家看,这是地球上不同轨道的卫星。请同学们观察这些轨道有什么共同特点?我们看到这些卫星都是绕地球做圆周运动,以地球作为中心天体。它们绕的实际是椭圆运动,为方便研究,近似看成圆轨道。还有什么特点呢?它们圆轨道的圆心都是地心,为什么呢?

  这里有颗卫星,假如它沿我画的蓝色轨道做匀速圆周运动,就会受到地球给的指向地心的万有引力。万有引力会分解出一个分力,为它提供做圆周运动的向心力,根据力的平行四边形定则,能做出另外一个分力。大家看,这颗卫星做圆周运动时,这个分力会不断把它往下拉,它就不能稳定在这个轨道运行。通过这个例子可知,如果万有引力不能全部用来充当向心力,就会多出一个分力,这个分力要么把卫星往下扯,要么往上提,卫星就无法在轨道上稳定运行。

  现在把轨道往下挪,让圆形轨道的圆心与地心重合,地球给它的万有引力刚好指向圆周运动的圆心,万有引力全部用来做向心力,卫星就能稳定在这个轨道运行,不会往上也不会往下。如果轨道是倾斜的,只要圆周运动的圆心跟地心重合,万有引力就全部用来充当向心力,卫星也能在倾斜轨道上稳定运行。

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《物理 必修2 第6章 万有引力定律的应用——人造卫星和宇宙速度 逐字稿-3,373字 第5版》.docx
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