天體運(yùn)動專題復(fù)習(xí)PPT優(yōu)秀課件

1、專題復(fù)習(xí)：天體運(yùn)動專題復(fù)習(xí)：天體運(yùn)動 1 （一）、萬有引力定律（一）、萬有引力定律 1內(nèi)容：自然界中任何兩個物體都相互吸引，引力內(nèi)容：自然界中任何兩個物體都相互吸引，引力 的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量m1 和和m2的的_成正比，與它們之間成正比，與它們之間_成成 反比反比 2公式：公式：F_， 引力常量：引力常量：G6.6710 11 Nm2/kg2 乘積乘積距離距離r的二次方的二次方 基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理 2 基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理 （二）、開普勒行星運(yùn)動定律（二）、開普勒行星運(yùn)動定律 定律定律內(nèi)容內(nèi)容圖示圖示 開普勒第開普勒

2、第 一定律一定律 所有的行星繞太陽運(yùn)動的軌所有的行星繞太陽運(yùn)動的軌 道都是道都是_，太陽處在橢，太陽處在橢 圓的一個圓的一個_上上 開普勒第開普勒第 二定律二定律 對任意一個行星而言，它與對任意一個行星而言，它與 太陽的太陽的_在相等的時間在相等的時間 內(nèi)掃過內(nèi)掃過_的面積的面積 開普勒第開普勒第 三定律三定律 所有行星軌道半長軸的所有行星軌道半長軸的_ 方跟它的公轉(zhuǎn)周期的方跟它的公轉(zhuǎn)周期的_方方 的比值都相等的比值都相等. k 橢圓橢圓 焦點(diǎn)焦點(diǎn) 連線連線 相等相等 三次三次 二次二次 3 特別提示：特別提示：開普勒三定律雖然是根據(jù)行開普勒三定律雖然是根據(jù)行 星繞太陽的運(yùn)動總結(jié)出來的，但也適

3、星繞太陽的運(yùn)動總結(jié)出來的，但也適 用于衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動用于衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動 4 萬有引力在天文學(xué)上的應(yīng)用 5 （三）天體問題分析（三）天體問題分析 基本方法:我們將天體運(yùn)動簡化為勻速圓周運(yùn)動，我們將天體運(yùn)動簡化為勻速圓周運(yùn)動， 天體運(yùn)動的向心力由萬有引力提供天體運(yùn)動的向心力由萬有引力提供 n天體運(yùn)動模型天體運(yùn)動模型 M r m 基本關(guān)系式：基本關(guān)系式： 6 （四）（四） 黃金代換式黃金代換式 不考慮天體自轉(zhuǎn)，對在任何天體表面的物體都可以近似認(rèn)不考慮天體自轉(zhuǎn)，對在任何天體表面的物體都可以近似認(rèn) 為為mg ，從而得出，從而得出GMgR2 (通常稱為通常稱為黃金代換式黃金代換式) 其中其中M為該天體

4、的質(zhì)量，為該天體的質(zhì)量，R為該天體的半徑，為該天體的半徑，g為相應(yīng)天體表為相應(yīng)天體表 面的重力加速度面的重力加速度 7 一：計算天體的質(zhì)量和密度一：計算天體的質(zhì)量和密度 例題1：天宮一號于2011年9月29日成功發(fā)射，它 將和隨后發(fā)射的神州飛船在空間完成交會對接， 實(shí)現(xiàn)中國載人航天工程的一個新的跨越。天宮一 號進(jìn)入運(yùn)行軌道后，其運(yùn)行周期為T，距地面的 高度為h，已知地球半徑為R，萬有引力常量為G。 若將天宮一號的運(yùn)行軌道看做圓軌道，求： （1）地球質(zhì)量M； （2）地球的平均密度。 8 n解：（1）萬有引力充當(dāng)向心力，所以 有 2 2 2 ()() () Mm Gm Rh RhT （2）地球的平

5、均密度 3 23 3 3 () 4 3 MRh GT R R 23 2 4()Rh M GT 9 若天體的衛(wèi)星在天體表面附近環(huán)繞天體運(yùn)動，可認(rèn)為其軌若天體的衛(wèi)星在天體表面附近環(huán)繞天體運(yùn)動，可認(rèn)為其軌 道半徑道半徑r等于天體半徑等于天體半徑R，則天體密度，則天體密度 (1)通過觀察衛(wèi)星繞天體做勻速圓周運(yùn)動的周期通過觀察衛(wèi)星繞天體做勻速圓周運(yùn)動的周期T，軌道半徑，軌道半徑r. 由萬有引力等于向心力，即由萬有引力等于向心力，即 得出中得出中 心心 天體質(zhì)量天體質(zhì)量M 方法總結(jié)方法總結(jié)：如何：如何計算天體的質(zhì)量和密度計算天體的質(zhì)量和密度 10 方法總結(jié)：方法總結(jié)： (2)利用天體表面的重力加速度利用天

6、體表面的重力加速度g和天體半徑和天體半徑R. 由于由于 mg，故天體質(zhì)量，故天體質(zhì)量M ， 天體密度天體密度 11 二：天體運(yùn)動規(guī)律二：天體運(yùn)動規(guī)律 （以衛(wèi)星繞地球為例）（以衛(wèi)星繞地球為例） 衛(wèi)星的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系衛(wèi)星的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系 12 總結(jié)： n當(dāng)衛(wèi)星穩(wěn)定運(yùn)行時，軌道半徑當(dāng)衛(wèi)星穩(wěn)定運(yùn)行時，軌道半徑r越大，越大，v越小，越小， 越小，越小，T越大；越大； 13 三：地球的宇宙速度三：地球的宇宙速度 1.第一宇宙速度：v= 7.9km/s 含義（1）人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度 （2）近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度 （3

7、）衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動）衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動 的最大環(huán)繞速度的最大環(huán)繞速度 14 法一：萬有引力提供物體作圓周運(yùn)動的向心力 法二：重力提供物體作圓周運(yùn)動的向心力法二：重力提供物體作圓周運(yùn)動的向心力 R v mmg 2 第一宇宙速度的推導(dǎo)第一宇宙速度的推導(dǎo) （已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2，R=6400km） 15 、第二宇宙速度（脫離速度） 這是衛(wèi)星掙脫地球的引力束縛，成為繞太陽運(yùn)行的這是衛(wèi)星掙脫地球的引力束縛，成為繞太陽運(yùn)行的 人造行星的最小發(fā)射速度人造行星的最小發(fā)射速度 v2=11.2 km/s 3、第三宇宙速度（逃逸速度） 這是衛(wèi)星掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速 度 如果

8、人造天體具有這樣的速度，就可以擺脫 地球和太陽引力的束縛而飛到太陽系外了 v3=16.7 km/s 16 n例3：一宇航員在星球上以速度V豎直上拋一物 體，經(jīng)t秒落回手中，已知該星球半徑為R，則 該星球的第一宇宙速度為多大？ n 析：根據(jù)豎直上拋運(yùn)動求該星球表面的重力加 速度，再用第一宇宙速度表達(dá)式即可求得。 17 六六.鞏固練習(xí)鞏固練習(xí) 1.(2009廣東卷)宇宙飛船在半徑為R1的 軌道上運(yùn)行，變軌后的半徑為R2，R1 R2，宇宙飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動， 則變軌后宇宙飛船的 () A線速度變小 B角速度變小 C周期變大 D向心加速度變 大 18 3.若已知某行星繞太陽公轉(zhuǎn)的半徑為r， 公轉(zhuǎn)周期為T，萬有引力常量為G，則由 此可求出（ ） A.某行星的質(zhì)量 B .太陽的質(zhì) 量 C.某行星的密度 D.太陽的密 度 19 3.美國的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(簡稱GPS)由24顆 衛(wèi)星組成，這些衛(wèi)星距地面的高度均為20000 km.我國的“北斗一號”衛(wèi)星定位系統(tǒng)由三顆 衛(wèi)星組成，三顆衛(wèi)星都定位在距地面36000 km的地球同步軌道上比較這些衛(wèi)星，下列說 法中正確的是( ) A“北斗一號”系統(tǒng)中的三顆衛(wèi)星的質(zhì)量必 須相同 BGPS的衛(wèi)星比“北斗一號”的衛(wèi)星周期短 CGPS的衛(wèi)星比“北斗一號”的衛(wèi)星的加速 度大 DGPS的衛(wèi)星比“北斗一號”的衛(wèi)星