万有引力定律复习ppt课件.ppt

万有引力复习 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 M m R r 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 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 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 Rrh 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 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 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 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 2019 12 19 17 可编辑 2 卫星的运行轨道 赤道轨道 卫星轨道在赤道平面 卫星始终处于赤道上方 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 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 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 近 同 赤 同 近 同 赤 A B a近 a赤 v近 v赤 半径相同 近 赤 第一宇宙速度 近地 同步 赤道 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 即万有引力不足以提供向心力 卫星将做离心运动 脱离原来的圆轨道 轨道半径变大 当卫星进入新的轨道稳定时由可知其运行速度比原轨道时减小 卫星变轨 2 当卫星的速度突然减小时 即万有引力大于所需要的向心力 卫星将做近心运动 脱离原来的圆轨道 轨道半径变小 当卫星进入新的轨道稳定时由可知其运行速度比原轨道时增大 变轨只涉及瞬时速度的关系 加速度只与轨道高低有关 轨道越高 速度越小轨道越低 速度越大 考点 人造卫星变轨问题 加速 加速 考点 宇宙速度黑洞与多星系统 双星运动的特点 绕公共圆心转动的两个星体组成的系统 我们称之为双星系统 双星 是由两颗绕着共同的中心旋转的恒星组成 对于其中一颗来说 另一颗就是其 伴星 1 两颗恒星均围绕共同的旋转中心做匀速圆周运动 2 两恒星之间万有引力分别提供了两恒星的向心力 即两颗恒星受到的向心力大小相等 方法技巧多星问题的解题技巧 1 挖掘一个隐含条件 在圆周上运动天体的角速度 或周期 相等 2 重视向心力来源分析 双星做匀速圆周运动的向心力由它们之间的万有引力提供 三星或多星做圆周运动 向心力往往是由多个星的万有引力