第2节 万有引力定律的应用 第3节 人类对太空的不懈探索
【学习素养·明目标】 物理观念：1.会计算人造卫星的环绕速度，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度.2.能用万有引力定律解决一些天体运动问题.3.具有与万有引力定律相关的运动与相互作用的观念．
科学思维：1.能将一些熟悉天体的运动抽象成匀速圆周运动模型.2.能分析一些简单的天体运动问题，通过推理获得结论．
一、天体质量的计算
1．不考虑地球的自转，可以认为在地面附近重力等于万有引力，即mg＝G
式中R为地球的半径，m为物体的质量，M为地球的质量，由此可以估算出地球的质量．
2．假设质量为m的行星绕质量为M的恒星运动，由于万有引力提供向心力，有G＝m，得恒星质量M＝.
3．万有引力和重力的关系
(1)物体受到地球的引力
如图所示，地球上的任何物体都会受到地球的万有引力作用，F＝，方向指向地心．
(2)万有引力与重力的关系
我们把F分解为F1和F2两个分力，F1即平常所说的重力，它的方向竖直向下；F2是物体随地球自转所需的向心力，它的方向指向地轴，F2非常小，无特别说明认为万有引力等于重力．
二、人造卫星上天
1．人造地球卫星的发射原理
(1)牛顿设想：如图甲所示，当物体被抛出的速度足够大时，它将围绕地球旋转而不再落回地面，成为一颗人造地球卫星．
甲 乙
(2)发射过程简介
如图乙所示，发射人造地球卫星的火箭一般为三级．使卫星进入地球轨道后的大致过程也为三个阶段．
2．人造卫星绕地球运动的规律
(1)动力学特点
一般情况下可认为人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其向心力由地球对它的万有引力提供．
(2)速度和轨道半径的关系
由G＝m可得v＝.可知，卫星的轨道半径越小，线速度越大．
3．宇宙速度
(1)第一宇宙速度：v1＝7.9 km/s，又称环绕速度，是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度．
(2)第二宇宙速度：v2＝11.2 km/s，又称脱离速度，是人造卫星脱离地球引力所需的速度．
(3)第三宇宙速度：v3＝16.7 km/s，又称逃逸速度，是人造卫星脱离太阳引力所需的速度．
三、预测未知天体、人类对太空的不懈探索
1．发现未知天体：在观测天王星时，发现其实际轨道与由万有引力定律计算的轨道不吻合，由此预测存在另一行星，这就是后来发现的海王星．
2.人类对太空的不懈追求
