向心力向心力：做勻速圓周運動的物體受到的合外力總是指向圓心，這個力叫做向心力。向心力的來源：可以由重力、彈力、摩擦力等提供．總之是物體所受的合外力提供了物體做勻速圓周運動所需的向心力。向心力的方向：總是沿半徑指向圓心，方向時刻在改變。因此向心力是變力。向心力的作用效果：只改變速度的方向，不改變速度的大小。向心力指向圓心，而物體的運動方向沿圓周上該處的切線方向。兩者相互垂直，物體在運動方向上所受的合外力為零，在這個方向上無加速度，速度大小不會改變。所以向心力只改變速度的方向。向心力的大小為：向心加速度向心加速度：在向心力作用下物體產生的加速度叫做向心加速度。向心加速度的方向：總是沿半徑指向圓心，每時每刻在不斷地變化。向心加速度大?。簣A盤上轉動的物體及圓錐擺轉動的物體的向心力？汽車過拱橋時的向心力？汽車過凹形路段的向心力？過山車與水流星的向心力？萬有引力1行星的運動1、行星運動的兩種學說（1）地心說：地心說的代表人物是亞里士多德和托勒玫。他們從人們的日常經驗（太陽從東邊升起，西邊落下）提出地心說：地球是宇宙的中心，并且靜止不動，所有行星圍繞地球作圓周運動。（2）日心說：日心說的代表人物是哥白尼，他在《天體運行論》一書中，對日心說進行了具體的論述和數學論證。認為：太陽是靜止不動的，地球和其他行星圍繞太陽運動。2、開普勒定律：開普勒對第谷長期天文觀察的結果進行了創造性的研究與思考，開始他想用哥白尼的太陽系模型說明火星的運行軌道，但與第谷的觀測結果有8分的誤差，從而大膽地摒棄了天體作勻速圓周運動的觀點，從事實中尋找原則，建立了開普勒定律，對行星的運動作出了更科學、更精確的描述，回答了“天體怎樣運動？”的問題。（1）開普勒第一定律：所有行星分別在大小不同的橢圓軌跡上圍繞太陽運動，太陽是在這些橢圓的焦點上。（參照橢圓的半長軸、焦點進行介紹）（2）開普勒第二定律：太陽和行星的連線在相等的時間內掃過的面積相等。（3）開普勒第三定律：所有行星的橢圓軌跡的半長軸的三次方與公轉周期的平方的比值都相等。即R3/T2=K，K是與太陽質量有關的恒量，與行星的質量無關。注意：①行星的橢圓軌道都很接近圓，所以在中學階段分析和處理天體運動時，常把橢圓軌道作為圓軌道來處理，這是突出主要因素，忽略次要因素的理想化方法，是研究物理最常用的方法。②開普勒定律不僅適用于行星，也適用于衛星，但這時K應與行星的質量有關。2萬有引力定律（1）定律的推導兩次簡化：①行星運動的橢圓軌道簡化成圓形軌道。②把天體看成質點。設行星的質量為m，與太陽的距離為r，運行的速度為v，周期為T，太陽對行星的引力F提供行星做勻速圓周運動的向心力。又∵∴由開普勒第三定律：則引力F與行星的質量成正比，與行星到太陽的距離成反比。根據牛頓第三定律，行星吸引太陽的引力與太陽吸引行星的力大小相等，那么這個引力也應與太陽的質量成正比。則G是一個常量，對任何行星都是相同的。將此關系運用到月球使地球的運動以及其他天體中，發現它們間的引力跟太陽與行星的引力遵循同樣的規律，從而牛頓將此規律推廣到自然界中任意兩個物體之間，得到具有普遍意義的萬有引力定律。（2）定律的表述①表述：自然界中任何兩個物體都是相同吸引的，引力大小跟這兩個物體的質量成正比，跟它們的距離平方成反比。②公式：。③引力常量說明1：適用于任何兩個物體意義：在數值上等于兩個質量都是1kg的物體相距1m時的相互作用力。說明2：適用條件：①萬有引力只適用于質點間引力大小的計算，當兩物體間的距離遠遠大于每個物體的尺寸時，物體可看成質點，直接使用萬有引力計算。②當兩物體是質量分布均勻的球體時，它們間的引力也可由公式直接計算，但式中的r是兩球心間的距離。③當研究物體不能看成質點時，可把物體假想分割成無數個質點，求出一個物體上每個質點與另一物體上每一個質點的萬有引力然后求合力。3引力常量的測定引力常量G的測定（1）卡文迪許扭秤裝置（2）扭秤實驗的原理兩次放大及等效的思想。扭秤裝置把微小力轉變成力矩來反映（一次放大），扭轉角度通過光標的移動來反映（二次放大），從而確定物體間的萬有引力。T形架在兩端質量為m的兩個小球受到質量為m’的兩大球的引力作用下發生扭轉，引力的力矩為FL。同時，金屬絲發生扭轉而產生一個相反的力矩，當這兩個力的力矩相等時，T形架處于平衡狀態，此時，金屬絲扭轉的角度可根據小鏡從上的反射光在刻度尺上移動的距離求出，由平衡方程：L為兩小球的距離，k為扭轉系數可測出，r為小球與大球的距離。（3）G的值卡文迪許利用扭秤多次進行測量，得出引力常量，與現在公認的值非常接近。測定引力常量的重要意義（1）證明了萬有引力的存在的普遍性。（2）使得萬有引力定律有了真正的實用價值，可測定遠離地球的天體的質量、密度等。（3）扭秤實驗巧妙地利用等效法合理地將微小量進行放大，開創了測量弱力的新時代。4人造衛星、宇宙速度(Ⅰ)1、人造地球衛星（1）牛頓對人造衛星原理的描繪。設想在高山上有一門大炮，水平發射炮彈，初速度越大，水平射程就越大，可以想象當初速度足夠大時，這顆炮彈將不會落到地面，將和月球一樣成為地球的一顆衛星。（2）人造衛星繞地球運行的動力學原因：人造衛星在繞地球運行時，只受到地球對它的萬有引力作用，人造衛星作圓周運動的向心力由萬有引力提供。（3）人造衛星的運行速度。設地球質量為M，衛星質量為m，軌道半徑為r，由于萬有引力提供向心力，則，∴，可見：高軌道上運行的衛星，線速度小。提出問題：角速度和周期與軌道半徑的關系呢？，可見：高軌道上運行的衛星，角速度小，周期長。引入：高軌道上運行的衛星速度小，是否發射也容易呢？這就需要看衛星的發射速度，而不是運行速度。2、宇宙速度（1）第一宇宙速度⑴推導：問題：牛頓實驗中，炮彈至少要以多大的速度發射，才能在地面附近繞地球做勻速圓周運動？地球半徑為6370km。分析：在地面附近繞地球運行，軌道半徑即為地球半徑。由萬有引力提供向心力：，得：又∵∴結論：如果發射速度小于7.9km/s，炮彈將落到地面，而不能成為一顆衛星；發射速度等于7.9km/s，它將在地面附近作勻速圓周運動；要發射一顆軌道半徑大于地球半徑的人造衛星，發射速度必須大于7.9km/s?？梢?，向高軌道發射衛星比向低軌道發射衛星要困難。⑵意義：第一宇宙速度是人造衛星在地面附近環繞地球作勻速圓周運動所必須具有的速度，所以也稱為環繞速度。（2）第二宇宙速度大小。意義：使衛星掙脫地球束縛，成為繞太陽運行的人造行星的最小發射速度，也稱為脫離速度。注意：發射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，衛星繞地球運動的軌跡為橢圓；等于或大于11.2km/s時，衛星就會脫離地球的引力，不再繞地球運行。（3）第三宇宙速度。大?。?。意義：使衛星掙脫太陽引力束縛的最小發射速度，也稱為逃逸速度。注意：發射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，衛星繞太陽作橢圓運動，成為一顆人造行星。如果發射速度大于等于16.7km/s，衛星將掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的空間。3、人造衛星的發射速度與運行速度（1）發射速度：發射速度是指衛星在地面附近離開發射裝置的初速度，一旦發射后再無能量補充，要發射一顆人造地球衛星，發射速度不能小于第一宇宙速度。（2）運行速度：運行速度指衛星在進入運行軌道后繞地球做圓周運動的線速度。當衛星“貼著”地面飛行時，運行速度等于第一宇宙速度，當衛星的軌道半徑大于地球半徑時，運行速度小于第一宇宙速度。5人造衛星宇宙速度(Ⅱ)（1）軌道處的加速度衛星正常運行時，地球對它的萬有引力提供向心力，即，則，此加速度也等于軌道處的重力加速度。因此，衛星不可能處于平衡狀態。（2）衛星中的物體處于完全失重狀態：衛星中的物體跟隨衛星一起繞地球作勻速圓周運動，受到的引力全部提供圓周運動所需要的向心力，其加速度即為軌道處的重力加速度，而對支持物沒有彈力作用，處在完全失重狀態。凡是工作原理與重力有關的儀器（如天平、水銀氣壓計等）在衛星中都無法使用，凡是與重力有關的實驗，在衛星中也無法進行。引導學生思考：在正常運行的衛星中，有一物體自行脫落，該物體作何種運動？引入：由于衛星受到的萬有引力提供了它繞地球運行的向心力，軌道半徑越大的衛星，運行速度越小，不同衛星可能在不同軌道上運行，滿足什么樣的條件，衛星能和地球自轉同步呢？2、地球的同步衛星：（1）同步衛星與地面相對靜止，與地球自轉同步，周期為24h。（2）同步衛星的運行方向