高中物理万有引力定律的应用课件鲁科版必修二.ppt

万有引力定律的应用 知识回顾 1 人造卫星规律 1 基本规律 r增加v减小t增加a减小 减小 知识回顾 2 特殊卫星 a 近地卫星 b 同步卫星 h 3 6x104km 所有地球卫星运行速度小于7 9km s 周期大于1 4小时 知识回顾 3 卫星的能量 说明 所有卫星的发射速度大于7 9km s 发射越高 所需能量越大 发射速度越大 运行速度越小 知识回顾 2 g的理解 1 地表 南北极 赤道 2 空中 一 估算题型 1 中心天体质量 密度的估算 05天津 土星周围有美丽壮观的 光环 组成环的颗粒是大小不等 线度从1 m到10m的岩石 尘埃 类似于卫星 它们与土星中心的距离从7 3 104km延伸到1 4 105km 已知环的外缘颗粒绕土星做圆周运动的周期约为14h 引力常量为6 67 10 11nm kg2 则土星的质量约为 估算时不考虑环中颗粒间的相互作用 a 9 0 1016kg b 6 4 1017kg c 9 0 1023kg d 6 4 1026kg 求 中心天体 质量 一 估算题型 1 中心天体质量 密度的估算 r 运算是注意单位统一及数量级 一 估算题型 2 卫星周期 速度的估算 神舟五号载人飞船在距地面高度h 342km的圆形轨道绕地球飞行 已知地球半径r 6 37 103km 地面处的重力加速度g 10m s2 计算圆轨道上运行的周期t和速度v的数值 方法1 方法2 用比较法计算较简单 某星球的质量为m 在该星球表面某一倾角为 的山坡上以初速度v0平抛一个物体 经t时间该物体落到山坡上 欲使该物体不再落回该星球的表面 求至少应以多大的速度抛出该物体 不计一切阻力 万有引力常量为g 二 星球上运动类题型 二 星球上运动类题型 在勇气号火星探测器着陆的最后阶段 着陆器降落到火星表面上 再经过多次弹跳才停下来 假设着陆器第一次落到火星表面弹起后 到达最高点时高度为h 速度方向是水平的 速度大小为v0 不计火星大气阻力 假设已知火星的一个卫星圆轨道的半径为r 周期为t 火星可视为半径为r0的均匀球体 求 火星表面的重力加速度多大 它第二次落到火星表面时速度的大小 三 卫星的发射 变轨 回收题型 1 卫星发射的动力学问题 如图 火箭平台上放有测试仪器 火箭从地面起动后 以加速度g 2竖直向上匀加速运动 升到某一高度时 测试仪器对平台的压力为起动前压力的17 18 已知地球半径为r 求火箭此时离地面的高度 g为地面附近的重力加速度 注意g随高度的变化而变化 三 卫星的发射 变轨 回收题型 2 卫星发射的能量问题 神六升空 双雄巡天 使中国真正实现了人类参与外层空间科学实验 己知将质量为m的飞船在距地球中心无限远处移到距离地球中心为r处的过程中万有引力做功为w gmm r 式中g为万有引力恒量 m为地球的质量 那么将质量为m的飞船从地面发射到距离地面高度为h的圆形轨道上 火箭至少要对飞船做多少功 为简化计算 不考虑地球自转对发射的影响 三 卫星的发射 变轨 回收题型 3 卫星运行的变轨问题 如图 总质量为m的飞船绕地球在半径为r1的圆轨道 上运行 要进入半径为r2的圆轨道 上 必须先加速进入一个椭圆轨道 然后再进入圆轨道 轨道 相切于a点 已知飞船在圆轨道 上运动的速度大小为v 在a点通过发动机向后以速度大小为u 对地 喷出一定质量地气体 使飞船速度增加到v1进入椭圆轨道 上求 1 飞船在轨道 上的速率v 2 发动机喷出气体的质量 三 卫星的发射 变轨 回收题型 4 卫星运行追赶的问题 太空中飞行的宇宙飞船要想尽快追上前面在同一轨道上运行的轨道空间站并与之对接 飞船为了追上轨道空间站 应采用的方法是a沿运动方向喷气b沿运动方向的相反方向喷气c先沿运动方向喷气 沿运动方向的相反方向喷气d先沿运动方向的相反喷气 沿运动方向喷气 三 卫星的发射 变轨 回收题型 5 卫星运行软着陆的问题 神舟五号 返回舱在接近地面时打开降落伞后 下落速度仍达到v 14m s 为了实现软着陆 在返回舱离地面约h 2m时启动5个反推力小火箭 使返回舱迅速减速 若返回舱重m 8吨 则每支小火箭的平均推力f约为多大 g 10m s2 四 天文学知识题如双星 星球解体 黑洞 星脉冲 1 两颗离得很近的恒星称为双星 这两颗星必须以一定速率绕某一中心转动 才不至于由于万行引力作用而吸引在一起 已知质量分别为ml m2 相互之间的距离为l 试求出 这两颗星转动中心的位置距m2的距离 这两颗星的转动线速度 四 天文学知识题如双星 星球坍塌 黑洞 脉冲星 2 科学家发现太空中的射线 都是从很远的星球发射的 当 射线爆发时 在数秒内所产生的能量相当于太阳在过去一百亿年内所发出能量的总和的一千倍左右 大致相当于太阳质量全部亏损得到的能量 科学家利用超级计算机对 射线的爆发状态进行了模拟 发现 射线爆发是起源于一个垂死的星球 坍塌 过程 只有星球 坍塌 时 才能释放这么巨大的能量 已知太阳光照到地球所需的时间为t 地球公转周期为t 真空中的光速为c 万有引力恒量为g 试推算出一次 射线爆发所产生的能量 四 天文学知识题如双星 星球坍塌 黑洞 星球解体 3 中子星是恒星演变到最后的一种存在形式 1 有一密度均匀的星球 以角速度 绕自身的几何对称轴旋转 若维持其表