万有引力定律(上课用).ppt

万有引力定律天体运动 高三物理组 1 万有引力定律 适用条件 例1 对于万有引力定律的表达式F Gm1m2 r 下列说法正确的是 A 公式中G为引力常量 它是由实验测得的 而不是人为规定的B 当r趋近于0时 万有引力趋近于无穷大C m1 m2受到的引力总是大小相等 方向相反 是一对平衡力D 公式中的F应理解为m1 m2所受引力之和 A 例2 08宁夏23 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 双星系统在银河系中很普遍 利用双星系统中两颗恒星的运动特征可推算出它们的总质量 已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动 周期均为T 两颗恒星之间的距离为r 试推算这个双星系统的总质量 引力常量为G 2 万有引力和重力 1 地面上的物体的重力和万有引力的关系 在两极 重力等于万有引力 除两极外重力是万有引力的分力 在处理问题时可认为重力约等于万有引力 2 在空中的物体的重力和万有引力的关系 重力等于万有引力 mg0 mg g 3 天体运动 把天体运动近似看成匀速圆周运动 向心力来源于万有引力 4 人造卫星 宇宙速度 轨道 轨道的圆心与地球的球心重合 发射速度与运行速度 5 卫星绕行速度 角速度 周期与半径的关系 6 地球同步卫星 所谓地球同步卫星 是相对于地面静止的和地球具有相同周期的卫星 同步卫星必须位于赤道平面内 且到地面的高度一定 例3 可以发射一颗这样的人造地球卫星 使其圆轨道 2000年 安徽 A 与地球表面上某一纬度线 非赤道 是共面同心圆B 与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆C 与地球表面上的赤道线是共面同心圆 且卫星相对于地球表面是静止的D 与地球表面上的赤道线是共面同心圆 但卫星相对于地球表面是运动的 CD 例4 关于人造地球卫星 下列说法中正确的是 A 运行的轨道半径越大 线速度越大B 卫星绕地球运行的环绕速率可能等于8km sC 卫星的轨道半径越大 周期也越大D 运行的周期可能等于80分钟 C 例5 发射地球同步卫星时 先将卫星发射至近地圆轨道1 然后经点火 使其沿椭圆轨道2运行 最后再次点火 将卫星送入同步圆轨道3 轨道1 2相切于Q点 轨道2 3相切于P点 如图 则当卫星分别在1 2 3轨道上正常运行时 以下说法正确的是 A 卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B 卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度C 卫星在轨道1上经过Q点时的速度等于它在轨道2上经过Q点时的速度D 卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点的加速度 BD 例6 05江苏5 某人造卫星运动的轨道可近似看作是以地心为中心的圆 由于阻力作用 人造卫星到地心的距离从r1慢慢变到r2 用EK1 EK2分别表示卫星在这两个轨道上的动能 则 A r1r2EK1EK2D r1 r2EK1 EK2 B 天体问题的处理方法 1 建立一种模型天体有自然天体 如地球 月亮 和人造天体 人造卫星 两种 无论是哪种天体 不管它的体积有多大 在分析天体运动时 应首先把研究对象即人造天体直接看作一个点 自然天体看作是位于球心位置的一个点 这样 天体的运动就抽象为一个质点绕另一个质点的匀速圆周运动模型 2 抓住两条思路 天体问题实际上是万有引力定律 匀速圆周运动规律的综合应用 解决问题的基本思路有两条 思路1 利用在中心天体表面或表面附近 万有引力近似等于重力 GMm R2 mg0 g0表示天体表面的重力加速度 思路2 利用万有引力提供向心力由此得到一个基本方程GMm R2 ma 1 两颗人造卫星的质量之比m1 m2 1 2 轨道半径之比R1 R2 3 1 求 1 两颗卫星运行的线速度之比 2 两颗卫星运行的角速度之比 3 两颗卫星运行的周期之比 4 两颗卫星运行的向心加速度之比 5 两颗卫星运行的向心力之比 将卫星的运动近似看成匀速圆周运动 其所需向心力系万有引力 即 应用时根据实际情况选用适当公式进行分析为求解此类问题的基本方法 2 1999年11月20日 我国在酒泉卫星发射中心成功发射了 神舟 号载人实验飞船 在飞船中进行了多项研究 假设飞船在太空中沿离地面高度为h的圆轨道上运行 已知地球半径为R 地球表面的重力加速度为g 求飞船的运行周期 3 在天体演变的过程中 红色巨星发生 超新星爆炸 后 可能形成中子星 电子被迫同原子核中的质子相结合而形成