万有引力和人造地球卫星1.ppt

万有引力.人造卫星,2005届高 三 物 理第一轮 复 习,鲁迅中学余永国,高考诠释 21、万有引力定律的应用 人造地球卫星的运动（限于圆轨道） 22、宇宙速度 ,知识梳理 .万有引力和重力的关系 .人造卫星 .宇宙速度 .同步卫星 .双星模型 . 黑洞,1、地球上物体 说明:忽略天体自转的影响 重力： 重力加速度： .人造地球卫星 万有引力（重力）全部用来提供向心力。,F万 G F向,例.地球上空一宇宙飞船沿地球半径方向以5m/s2的加速度匀加速离地心而去，飞船中某宇航员质量为48kg，他在此时的视重为270N。已知地球的半径为 6400km，求飞船此时离地面的高度。,例、有一个球形天体，其自转周期为T，在它两极处，用弹簧秤称得某物体重为P，在它的赤道处，称得该物体重为0.9P，万有引力恒量为G。求该天体的平均密度,例3、 地球赤道上的物体重力加速度为g，物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a，要使赤道上的物体“飘”起来，则地球的转速应为原来的：,1.动力学特征：近似地看成是匀速圆周运动所需的向心力由万有引力提供 2、天体质量M、密度的估算： (1)测出卫星围绕天体做匀速圆周运动的半径r和周期T。,B.天体运动,()测出天体表面g 及R,例.为了测量某一被新发现的行星的半径和质量，一艘宇宙飞船飞近它的表面进行实验。飞船在引力作用下进入该行星表面的圆形轨道，在绕行中做了第一次测量。绕行数圈后，着陆在该行星上，并进行了第二次测量。依据测量的数据，就可以求出该星球的半径和星球的质量。已知万有引力恒量为G。飞船上备有以下实验器材 A. 一只精确秒表B. 一个已知质量为m的物体 C. 一个弹簧秤 D. 一台天平（附砝码）请根据题意回答以下问题： （1）第一次测量所选用的实验器材为_测量的物理量是_ （2）第二次测量所选用的实验器材为_测量的物理量是_ （3）试推导出行星的半径、质量的表达式。（用已知量 和测出的物理量表示）,c.卫星的运动,.卫星轨道设置 人造地球卫星的圆心必须和地心重合 .运动量 GMm/R2 = ma= mV 2/R = m(2/T)2 R=m2R,例:某同学欲通过Internet网查询“神舟”五号飞船绕地球运行的相关科技数据，从而将其与地球同步卫星进行比较他了解到“神舟”五号在圆周轨道运转一周的时间小于24小时由此分析 ( ) A“神舟”五号圆周轨道上运行速率比地球同步卫星小 B“神舟”五号圆周轨道上的运行角速度比地球同步卫星小 C“神舟”五号在圆周轨道上运行时离地面高度比地球同步卫星高 D“神舟”五号运行的向心加速度比地球同步卫星大,.人造卫星的发射 宇宙速度 第一宇宙速度 卫星在地面附近环绕地球做 匀速圆周运动必须具有的速度,第二宇宙速度：v=11.2km/s 脱离地球束缚最小发射速度 第三宇宙速度：v=16.7km/s 脱离太阳束缚最小发射速度,说明.最小发射速度 最大运行速度,例、在某星球上以速度v0竖直上抛一物体,经过时间t,物体落回抛出点.如将物体沿该星球赤道切线方向抛出,要使物体不再落回星球表面,抛出的初速至少应为_(已知星球半径为R,不考虑星球自转)。,例地球同步卫星的发射一般是采用“三步走”来实施的：首先利用大推力火箭把卫星送入近地圆轨道I；经过调整后，启动所携带的推进器一段时间，使卫星进入椭圆转移轨道；再经调整后，在椭圆轨道的远地点再次利用推进器，使卫星进入地球同步轨道，轨道情景如图所示 （1）比较卫星I、运动经过A点的加速度a、a，并简要说明理由.（推进器不在工作状态时）答：a a理由： （2）比较卫星沿轨道和运动经过B点时速度和的大小关系 （3）已知地球半径R=6.4106m，地面处 重力加速度同步卫星的周期T=8.64104s。 利用以上数据求出卫星在同步轨道上的运 动速度（结果保留一位有效数字）,.卫星的变轨,例、宇宙飞船要与轨道空间站对接，飞船为了追上轨道空间站。 A.只能从较低轨道上加速 B.只能从较高轨道上加速 C.只能从与空间站同一高度轨道上加速 D.无论在什么轨道上,只要加速就行,.卫星的回收,例、人造地球卫星沿圆形轨道运转，由于大气层的阻力影响，使得卫星的运行高度逐渐降低，则卫星的 A.动能逐渐增大，势能逐渐减小，总机械能保持不变 B.动能逐渐减小，势能逐渐增大，总机械能保持不变 C.动能逐渐增大，势能逐渐减小，总机械能逐渐减小 D.动能逐渐减小，势能逐渐增大，总机械能逐渐增大,、卫星的“超重”与“失重” “超重”：卫星进入轨道前加速过程，卫星的回收时减速过程卫星上物体“超重”。此种情况与“升降机”中物体超重相同。 “失重”：卫星进入轨道后 ，正常运转时，卫星上物体完全“失重”（因为重力提供向心力）。因此，在卫星上的仪器，凡是制造原因与重力有关的均不能使用。,.地球同步卫星,同步卫星的四定 1.轨道平面：而同步卫星一定位于赤道的正上方 2.周期：地球同步卫星的运转周期T24h 3轨道半径：轨道半径为r=6.6R.其离地面高度也 一定的 5.6 4.线速度：地球同步卫星的线速度大小为 v=3.08103 m/s，为定值，绕行方向与地球自转方向相同,我国发射的风云一号气象卫星是极地卫星，卫星飞过两极上空，其轨道平面与道平面垂直，周期为12h；我国发射的风云二号气象卫星是地球同步卫星，周期是24h，由此可知，两颗卫星相比 A、风云一号气象卫星距地面较近 B、风云一号气象卫星覆盖面较大 C、风云一号气象卫星的运动速度较大 D、风云一号气象卫星的运动速度较小,例1、已知地球的半径R6.4106m，地面的重力加速度g10m/s2，第一宇宙速度v7.9103m/s，月球与地球相距r3.8108m，月球绕地球一周T648h。为了快速估算地球同步卫星离地面的高度H，可选用上列的数据是 （只填该数据物理量的符号），估算的关系式是H ，H的大小为 m。（结果只保留两位有效数字）,例a、b为地球上的物体， a处于北纬400， b在赤道上，c、d为地球卫星， c、d轨道都处在赤道平面上， c为近地卫星， d为同步卫星。关于的T、 a向、g、v正确的判断是： A、Ta=Tb=Tc=Td B、aaab，acad C、gb=gc，abac D、vavb，vd=vc,例、用m表示地球同步通信卫星的质量、h表示卫星离地面的高度、M表示地球的质量、R0表示地球的半径、g0表示地球表面处的重力加速度、T0表示地球自转的周期、0表示地球自转的角速度，则： （1）地球同步通信卫星的环绕速度v为,(2）地球同步卫星所受的地球对它的万有引力F,例1、两个星球组成双星，它们在相互之间的万有引力作用下，绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两星中心距离为R，其运动周期为T，求两星的总质量。,D.双星,E.黑洞,特点:黑洞的质量极大,所以它的引 力极强.它不断吸引周围的其他宇宙物 质,甚至连光也无法逃脱它的引力.,例1、设黑洞的质量为M,引力恒量为G,光的速度是C,请您运用中学物理知识估算黑洞的半径是多少？,例1、“黑洞”是爱因斯坦的广义相对论中预言的一种特殊天体，它的密度