浙江省临海市杜桥中学高中物理 第4单元　万有引力与航天课件 新人教版必修2.ppt

一 开普勒行星运动定律 第4单元万有引力与航天 温馨提示 1 开普勒三定律虽然是根据行星绕太阳的运动总结出来的 但也适用于卫星绕行星的运动 2 开普勒第三定律中的k是一个与运动天体无关的量 只与被环绕的中心天体有关 二 万有引力定律1 内容 自然界中任何两个物体都相互吸引 引力的方向在它们的连线上 引力的大小与物体的质量m1和m2的成正比 与它们之间距离r的成反比 2 公式 f 其中g 6 67 10 11n m2 kg2 称为引力常量 3 计算公式的适用条件 可视为质点的物体间的万有引力的计算 4 特殊情况 1 两质量分布均匀的球体间的相互作用 也可用本定律来计算 其中r为 2 一个质量分布均匀的球体和球外一个质点间的万有引力也适用 其中r为 乘积 二次方 两球心间的距离 质点到球心间的距离 三 三种宇宙速度 温馨提示 1 三种宇宙速度均指发射速度 不要误认为是运行速度 2 任何星体都有对应的宇宙速度 以上三种宇宙速度是对地球而言的 四 经典时空观和相对论时空观1 经典时空观 1 在经典力学中 物体的质量是不随而改变的 2 在经典力学中 同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是 运动状态 相同的 增大的 不同的 答案 ab 2 关于地球的同步卫星下列说法正确的是 a 所有地球的同步卫星一定处于赤道的正上方 但不一定在同一个圆周上b 所有地球的同步卫星离地面的高度相同 但不一定位于赤道的正上方c 所有地球的同步卫星的向心加速度 线速度 角速度 周期一定相同d 所有地球同步卫星的向心加速度大小 线速度大小 角速度和周期一定相等解析 同步卫星高度一定 故a错 同步卫星都在赤道面内 故b错 向心加速度 线速度都是矢量 故c错 d对 答案 d 3 最近 科学家通过望远镜看到太阳系外某一恒星有一行星 并测得它围绕该恒星运行一周所用的时间为1200年 它与该恒星的距离为地球到太阳距离的100倍 假定该行星绕恒星运行的轨道和地球绕太阳运行的轨道都是圆周 仅利用以上两个数据可以求出的量有 a 恒星质量与太阳质量之比b 恒星密度与太阳密度之比c 行星质量与地球质量之比d 行星运行速度与地球公转速度之比 答案 ad 要点一应用万有引力定律分析天体的运动1 天体运动的分析方法 例1 天文学家新发现了太阳系外的一颗行星 这颗行星的体积是地球的4 7倍 质量是地球的25倍 已知某一近地卫星绕地球运动的周期约为1 4小时 引力常量g 6 67 10 11n m2 kg2 由此估算该行星的平均密度最接近 a 1 8 103kg m3b 5 6 103kg m3c 1 1 104kg m3d 2 9 104kg m3 答案 d 答案 b 4 双星问题天文学家将相距较近 仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星 双星运动有以下几个特点 1 角速度相同 2 圆心相同 轨道半径之和等于两者间距 3 彼此之间的万有引力提供向心力 温馨提示 人造地球卫星绕地球运行时 处于失重状态 并不是不受重力作用 是因为重力完全用来提供向心力 例2 10分 已知地球半径为r 地球表面重力加速度为g 不考虑地球自转的影响 1 推导第一宇宙速度v1的表达式 2 若卫星绕地球做匀速圆周运动 运行轨道距离地面高度为h 求卫星的运行周期t 答案 b 要点三卫星的在轨运行和变轨问题1 卫星的轨道 例3 北京航天飞行控制中心对 嫦娥一号 卫星实施多次变轨控制并获得成功 首次变轨是在卫星运行到远地点时实施的 紧随其后进行的3次变轨均在近地点实施 嫦娥一号 卫星的首次变轨之所以选择在远地点实施 是为了抬高卫星近地点的轨道高度 同样的道理 要抬高远地点的高度就需要在近地点实施变轨 如图为 嫦娥一号 某次在近地点a由轨道1变轨为轨道2的示意图 下列说法中正确的是 a 嫦娥一号 在轨道1的a点处应点火加速b 嫦娥一号 在轨道1的a点处的速度比轨道2的a点处的速度大 c 嫦娥一号 在轨道1的a点处的加速度比在轨道2的a点处的加速度大d 嫦娥一号 在轨道1的b点处的