高考物理一轮复习 万有引力定律课件 粤教版必修2.pptVIP

万有引力定律 关于行星运动的各种动力学解释 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 开普勒定律回顾 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 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 万有引力定律 g为一个常数 叫做万有引力恒量 g 6 67 10 11n m2 kg2 太阳与行星之间的引力 与它们质量的乘积成正比 与它们距离的平方成反比 这就是牛顿的万有引力定律 牛顿的伟大综合 公式 万有引力定律的理解 公式的适用条件 质点或均质球体 普遍性 相互性 宏观性 特殊性 r 质点 球心 间的距离 17世纪自然科学最伟大的成果之一 第一次揭示了自然界中的一种基本相互作用的规律 在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑 在文化发展史上的重大意义 使人们建立了有能力理解天地间的各种事物的信心 解放了人们的思想 在科学文化的发展史上起了积极的推动作用 万有引力定律的意义 万有引力恒量的测定 100多年后 英国人卡文迪许利用扭秤才巧妙地测出了这个恒量 重力是万有引力的一个分力 地球的万有引力与重力关系 f引 g fn 由于地球自转缓慢 所以大量的近似计算中忽略了自转的影响 认为地球表面处物体所受到的地球引力近似等于其重力 即 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 万有引力定律在天文学上的应用 研究天体运动的基本方法 f引 f向 天体质量的计算 发现未知天体 应用 1 物体在天体表面时受到的重力等于万有引力 g 天体表面的重力加速度 r 天体的半径 计算天体质量的两条基本思路 2 行星 或卫星 做匀速圆周运动所需的万有引力提供向心力 计算天体质量的两条基本思路 只能求出中心天体的质量 f引 f向 牛顿的设想 1 牛顿对人造卫星原理的描绘 人造卫星绕地球运行的动力学原因 人造卫星在绕地球运行时 只受到地球对它的万有引力作用 人造卫星作匀速圆周运动的向心力由万有引力提供 f引 f向 2019年12月31日星期二 宇宙速度 1 第一宇宙速度 地球半径r 6400km 地球质量m 5 98 1024kg 卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动所必须具有的速度 第一宇宙速度 最小的发射速度 最大的环绕速度 半径最小 要发射一颗半径大于地球半径的人造卫星 发射速度必须大于7 9km s 但所有卫星的环绕速度 在轨道上的速度 都必须小于7 9km s 所以第一宇宙速度是 计算 宇宙速度 2 第二宇宙速度 大小 v 11 2km s意义 以这个速度发射 物体刚好能克服地球的引力作用 永远的离开地球而绕太阳运动 也叫脱离速度 注意 发射速度大于7 9km s 而小于11 2km s 卫星绕地球运动的轨迹不是圆 而是椭圆 等于或大于11 2km s时 卫星就会脱离地球的引力 不再绕地球运行 宇宙速度 3 第三宇宙速度 大小 v 16 7km s意义 以这个速度发射 物体刚好能摆脱太阳引力的束缚而飞到太阳系以外 也叫逃逸速度 注意 发射速度大于11 2km s 而小于16 7km s 卫星绕太阳作椭圆运动 成为一颗人造行星 如果发射速度大于等于16 7km s 卫星将挣脱太阳引力的束缚 飞到太阳系以外的空间 人造卫星的发射速度和运行速度 发射速度与运行速度是两个不同的概念 1 发射速度 指被发射物在地面附近离开发射装置时的初速度 并且一旦发射后就再无能量补充 被发射物仅依靠自己的初动能克服地球引力上升一定的高度 进入运动轨道 宇宙速度都是指发射速度 2 环绕速度 是指卫星在进入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度 当卫星 贴着 地面运行时 运行速度等于第一宇宙速度 注意 卫星的实际环绕速度一定小于发射速度 按轨道分 地球同步卫星 1 周期t 24h 2 轨道平面 赤道平面 4 r v t an 3 h 36000km 全部固定 如何求 相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫做地球的同步卫星 又叫通讯卫星 思考 同步卫星的哪些物理量是不变的呢 同步卫星又叫静止轨道卫星 通常用作通讯卫星 结论 地球同步卫星必须发射在赤道正上方的固定高度 并且以固定的速度环绕地球做圆周运动 星球参考资料 太阳 太阳基本物理参数半径 696295千米 质量 1 989 1030千克温度 5800 表面 1560万 核心 总辐射功率 3 83 1026焦耳 秒平均密度 1 409克 立方厘米日地平均距离 1亿5千万千米年龄 约50亿年 水星 水星基本参数 轨道半长径 5791万千米公转周期 87 70日平均轨道速度 47 89千米 每秒轨道倾角 7 0度行星赤道半径 2440千米质量 地球质量 1 0 0553密度 5 43克 立方厘米自转周期 58 65日卫星数 无 金星 金星基本参数 轨道半长径 1082万千米公转周期 224 70日平均轨道速度 35 03千米 每秒轨道倾角 3 4度行星赤道半径 6052千米质量 地球质量 1 0 8150密度 5 24克 立方厘米自转周期 243 01日卫星数 无 地球的基本参数 平均赤道半径 ae 6378136 49米平均极半径 ap 6356755 00米平均半径 a 6371001 00米赤道重力加速度 ge 9 780327米 秒2质量 m 5 9742 1024公斤平均密度 e 5 515克 厘米3太阳与地球质量比 s e 332946 0回归年长度 t 365 2422天离太阳平均距离 a 1 49597870 1011米逃逸速度 v 11 19公里 秒表面温度 t 30 45 火星 火星基本参数 轨道半长径 22794万千米公转周期 686 98日平均轨道速度 24 13千米 每秒轨道倾角 1 8度行星赤道半径 3398千米质量 地球质量 1 0 1074密度 3 94克 立方厘米自转周期 1 026日卫星数 2 木星 木星基本参数 轨道半长径 77833万千米公转周期 4332 71日平均轨道速度 13 6千米 每秒轨道倾角 1 3度行星赤道半径 71398千米质量 地球质量 1 317 833密度 1 33克 立方厘米自转周期 0 41日卫星数 16 土星 土星基本参数 轨道半长径 1 429 40万千米公转周期 10759 5日平均轨道速度 9 64千米 每秒轨道倾角 2 5度行星赤道半径 60330千米质量 地球质量 1 95 159密度 0 7克 立方厘米自转周期 0 426日卫星数 18 天王星 天王星基本参数 轨道半长径 2 870 99万千米公转周期 30685日平均轨道速度 6 81千米 每秒轨道倾角 0 8度行星赤道半径 25400千米质量 地球质量 1 14 5密度 1 3克 立方厘米自转周期 0 426日卫星数 20 海王星 海王星基本参数 轨道半长径 4 504 00万千米公转周期 60190日平均轨道速度 5 43千米 每秒轨道倾角 1 6度行星赤道半径 24600千米质量 地球质量 1 17 204密度