高中物理必修二第六章万有引力与航天知识点.docx

高中物理必修二第六章万有引力及航天 一、行星的运动1、 开普勒行星运动三大定律第肯定律轨道定律：全部行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。第二定律面积定律：对随意一个行星来说，它及太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。推论：近日点速度比较快，远日点速度比较慢。 第三定律周期定律：全部行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。即： 其中k是只及中心天体的质量有关，及做圆周运动的天体的质量无关。推广：对围绕同一中心天体运动的行星或卫星，上式均成立。K取决于中心天体的质量例.有两个人造地球卫星，它们绕地球运转的轨道半径之比是1：2，那么它们绕地球运转的周期之比为 。二、万有引力定律1、万有引力定律的建立太阳及行星间引力公式月地检验卡文迪许的扭秤试验测定引力常量G2、万有引力定律内容：自然界中任何两个物体都互相吸引，引力的大小及物体的质量和的乘积成正比，及它们之间的间隔 r的二次方成反比。即：适用条件可看成质点的两物体间，r为两个物体质心间的间隔 。质量分布匀称的两球体间，r为两个球体球心间的间隔 。运用1万有引力及重力的关系：重力是万有引力的一个分力，一般状况下，可认为重力和万有引力相等。忽视地球自转可得： 例.设地球的质量为M，赤道半径R，自转周期T，那么地球赤道上质量为m的物体所受重力的大小为？式中G为万有引力恒量2计算重力加速度地球外表旁边hR 方法：万有引力重力 地球上空间隔 地心r=R+h处 方法： 在质量为M，半径为R的随意天体外表的重力加速度 方法： 3计算天体的质量和密度利用自身外表的重力加速度： 利用环绕天体的公转： 等等 注：结合 得到中心天体的密度例.宇航员站在一星球外表上的某高处，以初速度V0沿程度方向抛出一个小球，经过时间t，球落到星球外表，小球落地时的速度大小为V. 该星球的半径为R，引力常量为G ，求该星球的质量M。 例. 宇航员站在一星球外表上的某高处，沿程度方向抛出一小球经时间t，小球落到星球外表，测得抛出点及落地点的间隔 为L，假设抛出时的初速度增大到2倍，那么抛出点及落地点之间的间隔 为3L，两落地点在同一平面上，该星球的半径为R，万有引力常量为G，求该星球的质量M。经验总结“天上：万有引力供应向心力 “地上：万有引力近似等于重力 4双星：两者质量分别为m1、m2，两者相距L 特点：间隔 不变，向心力相等，角速度相等，周期相等。双星轨道半径之比：双星的线速度之比： 三、宇宙航行1、人造卫星的运行规律例.两颗人造卫星A、B绕地球作圆周运动，周期之比为TA：TB=1：8，那么轨道半径之比和运动速率之比分别为 2、宇宙速度第一宇宙速度：V1= 第二宇宙速度：V2= 第三宇宙速度：V3=注：1宇宙速度均指放射速度2第一宇宙速度为在地面放射卫星的最小速度，也是环绕地球运行的最大速度3、地球同步卫星通讯卫星1运动周期及地球自转周期一样，且T=24h；2运转角速度等于地球自转的角速度，周期等于地球自转的周期；3同步卫星高度不变，运行速率不变因为T不变；4同步卫星的轨道平面必需及赤道平面平行，在赤道正上方。对同步卫星：运动规律：由于同步卫星的运动周期确定为T=24h，故而 其 r、 v、T 、a 等均为定值。四、小专题剖析1、测天体的质量及密度： 继神奇的火星之后，今年土星也成了的穿行后，美航空航天局和欧航空航天局合作探讨的“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“探望土星及其卫星家族。这是人类首次针对土星及其31颗卫星最详尽的探测！假设“卡西尼号探测器进入绕土星飞行的轨道，在半径为R的土星上空离土星外表高的圆形轨道上绕土星飞行，环绕周飞行时间为。试计算土星的质量和平均密度。2、行星外表重力加速度、轨道重力加速度问题： 一卫星绕某行星做匀速圆周运动，行星外表的重力加速度为g0，行星的质量M及卫星的质量m之比M/m=81，行星的半径R0及卫星的半径R之比R0/R3.6，行星及卫星之间的间隔 r及行星的半径R0之比r/R060。设卫星外表的重力加速度为g，那么在卫星外表有 3、人造卫星、宇宙速度：P123Q将卫星放射至近地圆轨道1如下图，然后再次点火，将卫星送入同步轨道3。轨道1、2相切于Q点，2、3相切于P点，那么当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的选项是：A卫星在轨道3上的速率大于轨道1上的速率。B卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度。C卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度。D卫星在轨道2上经过P点的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度。4、双星问题：【例4】两个星球组成双星，它们在互相之间的万有引力作用下，绕连线上某点做周期一样的匀速圆周运动。现测得两星中心间隔 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：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