江苏省扬州市宝应县画川高级中学高中物理 第三章 天体运动复习学案（无答案）教科版必修2.doc

第三章：天体运动复习【目标导航】1、理解万有引力定律的内容和公式。2、掌握万有引力定律的适用条件。3、掌握对天体运动的分析。【自主复习】一、开普勒行星运动规律第一定律:所有行星绕太阳运动的轨道都是 ，太阳处在椭圆的一个 上第二定律:对任意一个行星而言，它与太阳的 在相等的时间内扫过 第三定律：所有行星的轨道的 与 的比值都相等。公式 。公式中的k是一个与环绕天体无关的量，只与 有关。二、万有引力定律1公式：f引 ，其中g6.671011 nm2/kg2.2适用条件：严格地说，公式只适用于 间的相互作用，当两个物体间的距离 物体本身的大小时，公式也可以使用对于均匀的球体，r是 三、万有引力定律在天文学上的应用（1）把天体的运动看作是匀速圆周运动；（2）万有引力提供天体做匀速圆周运动的向心力.然后，利用牛顿第二定律把这两点联系起来.所以牛顿第二定律是分析天体运动的基本规律，即= man= = = （2）天体质量，密度的估算。测出环绕天体作匀速圆周运动的半径r，周期为t，由 得被环绕天体的质量为，密度为，r为 的半径。当环绕天体在被环绕天体的表面运行时，rr，则 。（3）环绕天体的绕行速度，角速度，周期与半径的关系。由得r越大，v越 由得r越大，越 由得r越大，t越 由 = man得an = r越大，an越 （4）卫星问题卫星轨道地球有很多卫星，离地球越近的卫星，v越 越 t越 an越 近地卫星1.已知地球半径r和地球表面重力加速度g，求近地卫星速度v列示 可得v= 2.近地卫星在所有地球卫星中轨道半径最 v最 最 t最小约为84分钟同步卫星1.同步卫星在 的上方，不可能在我国的上方。（明白道理）2.所有同步卫星的轨道 ，离地面的高度h ，v ， ，t 为24小时an ，向心力一般 ，因为各同步卫星质量m不一定相同。(5)三种宇宙速度1.第一宇宙速度:v1= ，人造卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动的速度。v1是卫星发射速度的最 值，是卫星环绕速度的最 值。第一宇宙速度求法一第一宇宙速度求法二2.二宇宙速度:v2=11.2 km/s时,卫星就会脱离地球的引力不再绕地球运行3.第三宇宙速度:v3=16.7 km/s时,物体将挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳系以外宇宙空间中去【典型例题】1、测天体的质量及密度：（万有引力全部提供向心力）例1 继神秘的火星之后，今年土星也成了全世界关注的焦点！经过近7年35.2亿公里在太空中风尘仆仆的穿行后，美航空航天局和欧航空航天局合作研究的“卡西尼”号土星探测器于美国东部时间6月30日（北京时间7月1日）抵达预定轨道，开始“拜访”土星及其卫星家族。这是人类首次针对土星及其31颗已知卫星最详尽的探测！若“卡西尼”号探测器进入绕土星飞行的轨道，在半径为r的土星上空离土星表面高的圆形轨道上绕土星飞行，环绕周飞行时间为。试(1)计算土星的质量和平均密度；(2)求土星第一宇宙速度？ 2、行星表面重力加速度、轨道重力加速度问题：（重力近似等于万有引力）表面重力加速度：轨道重力加速度： 例2.以5m/s2的加速度加速上升的火箭中，有一质量为20kg的物体放在实验平台上。（1）启动时，物体对实验平台的压力。（2）上升至h=r时，物体对实验平台的压力又为多少？3人造卫星 宇宙速度例3. 月球绕地球做匀速圆周运动，已知地球表面的重力加速度为g0，地球的质量m与月球的质量m之比m/m=81，地球的半径r0与月球的半径r之比r0/r3.6，地球与月球之间的距离r与地球的半径r0之比r/r060。求月球表面的重力加速度g.4、双星问题：例4两个星球组成双星，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。5、有关航天问题的分析：例5无人飞船“神州二号”曾在离地高度为h3. 4105m的圆轨道上运行了47小时。求在这段时间内它绕行地球多少圈？（地球半径r=6.37106m，重力加速度g9.8m/s2）【同步训练】1利用下列哪组数据，可以计算出地球质量：（ ）a已知地球半径和地面重力加速度b已知卫星绕地球作匀速圆周运动的轨道半径和周期c已知月球绕地球作匀速圆周运动的周期和月球质量d已知同步卫星离地面高度和地球自转周期2宇宙飞船和空间站在同一轨道上运动,若飞船想与前面的空间站对接,飞船为了追上轨道空间站,可采取的方法是 a飞船加速直到追上轨道空间站,完成对接 b飞船从原轨道减速至一个较低轨道,再加速追上轨道空间站,完成对接c飞船加速至一个较高轨道,再减速追上轨道空间站,完成对接 d无论飞船如何采取何种措施,均不能与空间站对接3已知某天体的第一宇宙速度为8 km/s，则高度为该天体半径的宇宙飞船的运行速度为a2km/s b4 km/s c4 km/s d8 km/s4. 卡文迪许比较准确地测出了引力常量，其实验装置是下图中的哪一个( )5.利用下列哪组数据，可以计算出地球质量：（ ）a已知地球半径和地面重力加速度b已知卫星绕地球作匀速圆周运动的轨道半径和周期c已知月球绕地球作匀速圆周运动的周期和月球质量d已知同步卫星离地面高度和地球自转周期6. “探路者”号宇宙飞船在宇宙深处飞行过程中，发现a、b两颗天体各有一颗靠近表面飞行的卫星，并测得两颗卫星的周期相等，以下判断错误的是( )a天体a、b表面的重力加速度与它们的半径成正比b两颗卫星的线速度一定相等c天体a、b的质量可能相等d天体a、b的密度一定相等7宇航员站在某一星球表面