2011高一物理万有引力与航天复习.ppt

第六章 万有引力定律 单元复习课件 一、行星的运动 二、万有引力定律内容 及应用 三、人造卫星及宇宙速度 本章知识结构 一、行星的运动 1.地心说和日心说 开普勒第一定律 （轨道定律 ） 所有的行星围绕太阳运动 的轨道都是椭圆，太阳处在 所有椭圆的一个焦点上。 2.开普勒三定律 一、行星的运动 1.地心说和日心说 开普勒第一定律 （轨道定律 ） 开普勒第二定律 （面积定律 ） 对于每一个行星 而言，太阳和行星的 联线在相等的时间内 扫过相等的面积。 2.开普勒三定律 一、行星的运动 1.地心说和日心说 开普勒第一定律 （轨道定律 ） 开普勒第二定律 （面积定律 ） 2.开普勒三定律 开普勒第三定律 （周期定律 ） 所有行星的轨道的半 长轴的三次方跟公转周期 的二次方的比值都相等。 例.有两个人造地球卫星 ，它们绕地球运转的轨道 半径之比是1：2，则它们 绕地球运转的周期之比为 。 二、万有引力定律内容 1.内容：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。 万有引 力 3.引力常量：G=6.6710 11Nm2/kg2，数值上等于两 个质量均为1kg的物体相距 1米时它们之间的相互吸引 力。 2.公式:F=Gm1m2/r2 二、万有引力定律内容 4.万有引力的适用条件： (3)若物体不能视为质点,则可把 每一个物体视为若干个质点的集 合,然后按定律求出各质点间的引 力,再按矢量法求它们的合力。 (1)适用于质点 (2)当两物体是质量分布均匀的 球体时,式中r指两球心间的距离 . 5.万有引力的特征: (1)普遍性:普遍存在于宇宙 中的任何有质量的物体间的 吸引力.是自然界的基本相互 作用之一. 5.万有引力的特征: (2)相互性:两个物体相互 作用的引力是一对作用力 和反作用力,符合牛顿第 三定律. 5.万有引力的特征: (3)宏观性:通常情况下， 万有引力非常小,只有在 质量巨大的天体间或天体 与物体间它的存在才有宏 观的实际意义. 6.引力常量G的测定方法及意义 ： 卡文迪许扭称实验。 其意义是用实验证明了万有 引力的存在，使得万有引力 定律有了真正的使用价值。 推动了天文学的发展. 7.7.万有引力与重力万有引力与重力 O O1 F万 G F向 忽略地球自转可得 ： GMm/R2=mg gR2= GM 例.设地球的质量为M，赤道 半径R，自转周期T，则地球 赤道上质量为m的物体所受重 力的大小为？（式中G为万有 引力恒量） GMm/R2-42mR/T2 7.7.万有引力定律的应用万有引力定律的应用 (1)“天上”：万有引力提供向心 力 （2）“地上”：万有引力近似等于重 力 应用 重要的近似 ： （3）有用结论： 注意：在本章的公式运用上， 应特别注意字母的规范、大小写 问题；应区分中心天体、环绕天 体；球体半径、轨道半径等问题 。 （4）估算天体的质量和密度 解题思路： 1.一般只能求出中心天体质量及 密度。 2.应知道球体体积公式及密度公 式。 3.注意黄金代换式的运用。 4.注意隐含条件的使用，比如近 地飞行等。没有环绕天体可假设 。 思考：对于绕地球运动的人造卫星： （1）离地面越高，向心力越 （2）离地面越高，线速度越 （3）离地面越高，周期越 （4）离地面越高，角速度越 （5）离地面越高，向心加速度越 小 大 小 小 小 例.（全国理综）中子星是恒星演 化过程的一种可能结果。它的密 度很大，现有一中子星，观测到 它的自转周期为T=1/30s，问该中 子星的最小密度应是多少才能维 持该星体的稳定，不致因自转而 瓦解？计算时星体可视为均匀球 体。（G=6.6710-11m3/Kgs2） 例.宇航员站在一星球表面上的某高处， 以初速度V0沿水平方向抛出一个小球，经 过时间t，球落到星球表面，小球落地时 的速度大小为V. 已知该星球的半径为R， 引力常量为G ，求该星球的质量M。 v vo gt 解：小球做平抛运动如图，则有： 设该星球某近地卫星质量 为m，其重力近似等于万 有引力： 由以上两式得该星球的质量： 1 2 人造卫 星 三、人造卫星及宇宙速度 1.1.人造卫星人造卫星 在地球上抛 出的物体，当 它的速度足够 大时，物体就 永远不会落到地面上，它将围绕地球旋转 ，成为一颗绕地球运动的人造地球卫星。 简称人造卫星。 三、人造卫星及宇宙速度 2.2.人造卫星的运动规律人造卫星的运动规律 人造卫星运动人造卫星运动 近似近似看做匀速圆周看做匀速圆周 运动运动，卫星运动所，卫星运动所 需要的向心力就是需要的向心力就是 它所受的万有引力它所受的万有引力 。即：。即：万有引力提万有引力提 供向心力。供向心力。 三、人造卫星及宇宙速度 3.3.人造卫星的运动规律推导人造卫星的运动规律推导 由 4.半径与线速度、角速度、周 期 、向心加速度的关系 R增大 V减小 R增大 减小 R增大 T增大 R增大 a减小 例.两颗人造卫星A、B绕 地球作圆周运动，周期之 比为TA：TB=1：8，则轨 道半径之比和运动速率之 比分别为（ ） （RA：RB=1：4；VA：VB=2：1 ） 5.宇宙速度 (1)第一宇宙速度：V=7.9km/s (2)推导 ： 所以 第一宇 宙速度 又叫最小发射速度，最大环绕速度 。 第一宇宙速度： V1=7.9km/s （ 地面附近、匀速圆周运动） V1=7.9km/s 如果人造地球卫星进入地面附近 的轨道速度大于7.9km/s，而小于 11.2km/s，它绕地球运动的轨迹是 椭圆。 (3)第二宇宙速度：当物体的速度大 于或等于11.2km/s时，卫星就会脱离 地球的引力，不在绕地球运行。我们 把这个速度叫第二宇宙速度。达到第 二宇宙速度的物体还受到太阳的引力 。 (4)第三宇宙速度：如果物体的速度等 于或大于16.7km/s，物体就摆脱了太阳 引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空 间去。我们把这个速度叫第三宇宙速度 。 V1=7.9km/s 地球 V2=11.2km/s V3=16.7km/s 11.2km/sv7.9km/s 三、同步卫星（通讯卫星 ） 1.特点： 同步卫 星 四、同步卫星（通讯卫星 ） 定周期（频率、转速） （与地球自转的周期相同 ，即T=24h） 定高度（到地面的距离 相同，即h=3.6107m） 1.特点： 同步卫 星 定在赤道的正上方某点 （相对于地球静止）。 定线速度大小（即 V=3.0 103m/s