萬(wàn)有引力與航天復(fù)習(xí)

.,萬(wàn)有引力定律單元復(fù)習(xí),.,一、行星的運(yùn)動(dòng),二、萬(wàn)有引力定律內(nèi)容及應(yīng)用,三、人造衛(wèi)星及宇宙速度,本章知識(shí)結(jié)構(gòu),.,開(kāi)普勒第一定律（軌道定律）,開(kāi)普勒第二定律（面積定律）,開(kāi)普勒第三定律（周期定律）,2.開(kāi)普勒三定律,一、行星的運(yùn)動(dòng),1.地心說(shuō)和日心說(shuō),.,一、行星的運(yùn)動(dòng),1.地心說(shuō)和日心說(shuō),開(kāi)普勒第一定律（軌道定律）,所有的行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。,2.開(kāi)普勒三定律,.,一、行星的運(yùn)動(dòng),1.地心說(shuō)和日心說(shuō),開(kāi)普勒第一定律（軌道定律）,開(kāi)普勒第二定律（面積定律）,對(duì)于每一個(gè)行星而言，太陽(yáng)和行星的聯(lián)線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積。,2.開(kāi)普勒三定律,.,一、行星的運(yùn)動(dòng),1.地心說(shuō)和日心說(shuō),開(kāi)普勒第一定律（軌道定律）,開(kāi)普勒第二定律（面積定律）,2.開(kāi)普勒三定律,開(kāi)普勒第三定律（周期定律）,所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。,.,例.有兩個(gè)人造地球衛(wèi)星，它們繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道半徑之比是1：2，則它們繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的周期之比為。,.,二、萬(wàn)有引力定律內(nèi)容,1.內(nèi)容：宇宙間的一切物體都是相互吸引的，兩個(gè)物體間的引力大小與它們的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們距離的平方成反比。,萬(wàn)有引力,.,3.引力常量：G=6.671011Nm2/kg2，數(shù)值上等于兩個(gè)質(zhì)量均為1kg的物體相距1米時(shí)它們之間的相互吸引力。,2.公式:,F=Gm1m2/r2,二、萬(wàn)有引力定律內(nèi)容,.,4.萬(wàn)有引力的適用條件：,(3)若物體不能視為質(zhì)點(diǎn),則可把每一個(gè)物體視為若干個(gè)質(zhì)點(diǎn)的集合,然后按定律求出各質(zhì)點(diǎn)間的引力,再按矢量法求它們的合力。,(1)適用于質(zhì)點(diǎn),(2)當(dāng)兩物體是質(zhì)量分布均勻的球體時(shí),式中r指兩球心間的距離.,.,5.萬(wàn)有引力的特征:,(1)普遍性:普遍存在于宇宙中的任何有質(zhì)量的物體間的吸引力.是自然界的基本相互作用之一.,.,5.萬(wàn)有引力的特征:,(2)相互性:兩個(gè)物體相互作用的引力是一對(duì)作用力和反作用力,符合牛頓第三定律.,.,5.萬(wàn)有引力的特征:,(3)宏觀性:通常情況下，萬(wàn)有引力非常小,只有在質(zhì)量巨大的天體間或天體與物體間它的存在才有宏觀的實(shí)際意義.,.,6.引力常量G的測(cè)定方法及意義：卡文迪許扭稱實(shí)驗(yàn)。其意義是用實(shí)驗(yàn)證明了萬(wàn)有引力的存在，使得萬(wàn)有引力定律有了真正的使用價(jià)值。推動(dòng)了天文學(xué)的發(fā)展.,.,7.萬(wàn)有引力與重力,O,O1,忽略地球自轉(zhuǎn)可得：GMm/R2=mg,.,例.設(shè)地球的質(zhì)量為M，赤道半徑R，自轉(zhuǎn)周期T，則地球赤道上質(zhì)量為m的物體所受重力的大小為？（式中G為萬(wàn)有引力恒量）,GMm/R2=42mR/T2,.,7.萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用,(1)“天上”：萬(wàn)有引力提供向心力,（2）“地上”：萬(wàn)有引力近似等于重力,應(yīng)用,.,重要的近似：,（3）有用結(jié)論：,注意：在本章的公式運(yùn)用上，應(yīng)特別注意字母的規(guī)范、大小寫(xiě)問(wèn)題；應(yīng)區(qū)分中心天體、環(huán)繞天體；球體半徑、軌道半徑等問(wèn)題。,.,（4）估算天體的質(zhì)量和密度,解題思路：1.一般只能求出中心天體質(zhì)量及密度。2.應(yīng)知道球體體積公式及密度公式。3.注意黃金代換式的運(yùn)用。4.注意隱含條件的使用，比如近地飛行等。沒(méi)有環(huán)繞天體可假設(shè)。,.,例.（北京春招）兩個(gè)星球組成雙星，它們?cè)谙嗷ブg的萬(wàn)有引力作用下，繞連線上某點(diǎn)作周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)測(cè)得兩星中心距離為R，其運(yùn)動(dòng)周期為T(mén)，求兩星的總質(zhì)量。,.,人造衛(wèi)星,三、人造衛(wèi)星及宇宙速度,1.人造衛(wèi)星,在地球上拋出的物體，當(dāng)它的速度足夠大時(shí)，物體就永遠(yuǎn)不會(huì)落到地面上，它將圍繞地球旋轉(zhuǎn)，成為一顆繞地球運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星。簡(jiǎn)稱人造衛(wèi)星。,.,三、人造衛(wèi)星及宇宙速度,2.人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,人造衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)近似看做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)所需要的向心力就是它所受的萬(wàn)有引力。即：萬(wàn)有引力提供向心力。,.,三、人造衛(wèi)星及宇宙速度,3.人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律推導(dǎo),由,.,4.半徑與線速度、角速度、周期、向心加速度的關(guān)系,.,例.兩顆人造衛(wèi)星A、B繞地球作圓周運(yùn)動(dòng)，周期之比為T(mén)A：TB=1：8，則軌道半徑之比和運(yùn)動(dòng)速率之比分別為（）,（RA：RB=1：4；VA：VB=2：1）,.,5.宇宙速度,(1)第一宇宙速度：V=7.9km/s,(2)推導(dǎo)：,所以第一宇宙速度又叫最小發(fā)射速度，最大環(huán)繞速度。,.,第一宇宙速度：V1=7.9km/s（地面附近、勻速圓周運(yùn)動(dòng)）,V1=7.9km/s,.,如果人造地球衛(wèi)星進(jìn)入地面附近的軌道速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，它繞地球運(yùn)動(dòng)的軌跡是橢圓。,.,(3)第二宇宙速度：當(dāng)物體的速度大于或等于11.2km/s時(shí)，衛(wèi)星就會(huì)脫離地球的引力，不在繞地球運(yùn)行。我們把這個(gè)速度叫第二宇宙速度。達(dá)到第二宇宙速度的物體還受到太陽(yáng)的引力。,.,(4)第三宇宙速度：如果物體的速度等于或大于16.7km/s，物體就擺脫了太陽(yáng)引力的束縛，飛到太陽(yáng)系以外的宇宙空間去。我們把這個(gè)速度叫第三宇宙速度。,.,三、同步衛(wèi)星（通訊衛(wèi)星）,1.特點(diǎn)：,同步衛(wèi)星,.,四、同步衛(wèi)星（通訊衛(wèi)星）,定周期（頻率、轉(zhuǎn)速）（與地球自轉(zhuǎn)的周期相同，即T=24h）定高度（到地面的距離相同，即h=3.6107m）,1.特點(diǎn)：,.,定在赤道的正上方某點(diǎn)（相對(duì)于地球靜止）。定線速度大?。碫=3.0103m/s）,定角速度（與地球自轉(zhuǎn)的角速度大?。?.,定向