万有引力定律复习-1.ppt

考点：天体的追及相遇问题 卫星“追击”问题 A B 某时刻两卫星相距最近(两卫星与地心共线)，经过多长时间两卫星再次相距最近或最远？ A B A B 开普勒(1571-1630) 牛顿(1643-1727) 第谷(1546-1601) 伽利略(1564-1642) 笛卡尔(1596-1650) 导师观测数据 一、开普勒的行星运动规律 开普勒第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆一个焦点上。 开普勒第二定律：对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。 开普勒第三定律：所有行量轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。 比值k是一个与太阳质量有关,与行星无关的常量 二、万有引力定律 宇宙间的一切物体都是相互吸引的，两个物体间的引力大小与它们的质量的乘积成正比，跟它们距离的平方成反比。 卡文迪许扭秤实验 引力和重力： ω M m R Fn mg r F引 三、万有引力在天文学上的应用 (1)当物体在赤道上: F引、G、Fn三力同向 此时向心力达到最大值，重力达到最小值 (2)当物体在两极时: Fn =0，F引 =G 此时重力等于万有引力，重力达到最大值 F引 mg Fn 万有引力定律的应用 思路一：天体表面重力近似等于万有引力 思路二：天体运动中，万有引力提供物体圆周运动向心力 解决天体问题的两条基本思路 由环绕天体v、ω、r中任意 两个量可求解中心天体质量 1、由环绕天体求解中心天体的质量及密度 当环绕天体在中心天体的表面运行时 r为环绕半径 R为中心天体的半径 r =R 考点：天体质量及密度的计算 黄金代换 2、重力加速度g (1)天体表面的重力加速度为 (2)离表面某一高度的物体的重力加速度(轨道重力加速度) —星球半径 —运行轨道 —离地面的高度 注意： R r h (到地心的距离) r r 考点：万有引力及其与重力的关系 3、环绕天体的绕行速度、角速度、周期与半径的关系 r 越大,v越小 r 越大,ω越小 r 越大,T越大 r 越大,a越小 P72热点一　人造卫星圆周轨道运行规律 1、第一宇宙速度:v =7.9km/s，是物体在地球表面做匀速圆周运动的速度,又叫环绕速度。 三、宇宙速度 2、第二宇宙速度：v =11.2km/s，是物体克服地球引力，永远离开地球的最小发射速度，也称为脱离速度。 3、第三宇宙速度：v =16.7km/s，是物体挣脱太阳引力束缚，飞到太阳系外的最小发射速度。也成为逃逸速度。 发射速度v 运动情况 v﹤7.9km/s v=7.9km/s 7.9km/s﹤v﹤11.2km/s 11.2km/s≦ v﹤16.7km/s v≧16.7km/s 物体落回地面 物体在地面附近绕地做匀速圆周运动 物体绕地球运转，运动轨迹是椭圆 物体绕太阳运动 物体飞出太阳系 第一宇宙速度 1、卫星运动规律 三、同步卫星 地球 r 卫星的环绕速度、角速度、周期与其质量无关，仅由轨道半径决定。 离地面越高的卫星，运行速度(v,ω)越小，向心加速度越小，周期越长。 向高轨道发射卫星所需要较大的发射速度，但高轨道的运行速度反而小。 轨道越高，动能越小，势能越大，机械能越大 第一宇宙速度 发射卫星的最小发射速度 卫星绕地球做圆周运动最大环绕速度 近地卫星环绕速度 2、卫星的运行轨道 ①赤道轨道：卫星轨道在赤道平面，卫星始终处于赤道上方 ②极地轨道：卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星通过两极上空 ③一般轨道：卫星轨道和赤道成某一定角度。 同步卫星 同周期、同角速度、同频率、同转速、同高度、同线速度大小、同向心加速度大小、同绕行方向，同在赤道的正上方。 平面过球心 质量不同，向心力不同 所谓同步卫星，即与地球保持同步，周期同地球自转周期相同(角速度相同)，且轨道面必须在赤道平面 环绕方向与地球自转方向相同 3、地球同步卫星 考点：赤道上物体、同步卫星和近地卫星 赤道上物体、近地卫星、同步卫星 ω R A B C B、C: a近a同 A、C: a同 a赤 a近 a同 a赤 综上所述： v近 v同 v赤 v近 v同 v同 v赤 均为卫星，同步卫星轨道半径大 角速度相同 ω近ω同 ω赤=ω同 ω近ω同=ω赤 A、B: a近 a赤 v近 v赤 半径相同 ω近ω赤 内容 赤道 近地 同步 线速度 角速度 向心加速度 第一宇宙速度 近地 同步赤道 地球 卫星变轨 轨道越高，速度越小 轨道越低，速度越大 当卫星由于某种原因速度突然改变时(开启或关闭发动机或空气阻力作用)，万有引力不再等于向心力，卫星将变轨运行： (1)当卫星的速度突然增大时，