【课件】第七章万有引力与宇宙航行微专题+课件高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.pptx

人教版普通高中物理人教版普通高中物理 必修二必修二第七章万有引力与宇宙航行微专题第七章万有引力与宇宙航行微专题一、解决天体问题的两条思路一、解决天体问题的两条思路1.1.星球表面的物体所受重力近似等于星球对它的引力星球表面的物体所受重力近似等于星球对它的引力 GM=gRGM=gR2 2(黄金代换黄金代换)2.2.环绕天体绕中心天体做匀圆运动的向心力由万有引力提供环绕天体绕中心天体做匀圆运动的向心力由万有引力提供由第由第2 2条思路得条思路得高轨低速大周期高轨低速大周期一定四定，一变四变一定四定，一变四变三力合一三力合一g=g=a an nr r带速度二字的量（带速度二字的量（v v、a an n、gg）T T人造卫星的人造卫星的r r、v v、a an n、T T五量大小满足一定四定一五量大小满足一定四定一变四变变四变环绕天体做匀圆所需向心力、重力及其所受引力实环绕天体做匀圆所需向心力、重力及其所受引力实质上都是同一个力即中心天体对环绕天体的吸引力质上都是同一个力即中心天体对环绕天体的吸引力环绕天体的向心加速度等于同高处物体的重力加速度环绕天体的向心加速度等于同高处物体的重力加速度人造卫星的参量人造卫星的参量深刻理解一定四定，一变四变深刻理解一定四定，一变四变二、二、万有引力与重力的关系万有引力与重力的关系1.1.地球对物体的吸引力地球对物体的吸引力F F表现为两个效果：一是表现为两个效果：一是重力重力mgmg，二二是提供物体随地球自转的向心力是提供物体随地球自转的向心力F F向向，如图所示，如图所示.1.1.某某类类地地天天体体可可视视为为质质量量分分布布均均匀匀的的球球体体，由由于于自自转转的的原原因因，其其表表面面“赤赤道道”处处的的重重力力加加速速度度为为g g1 1，“极极点点”处处的的重重力力加加速速度度为为g g2 2，若若已已知知自自转周期为转周期为T T，则该天体的半径为，则该天体的半径为在匀质球壳的空腔内任意位置处，质点受到球壳的万有引力的合力在匀质球壳的空腔内任意位置处，质点受到球壳的万有引力的合力为零，即为零，即FF引引0.0.2.2.星体内部万有引力的两个推论星体内部万有引力的两个推论1 1近几年来，我国生产的近几年来，我国生产的“蛟龙号蛟龙号”下潜突破下潜突破7000m7000m大关，我国的北斗导航系大关，我国的北斗导航系统也进入紧密的组网阶段。已知质量分布均匀的球壳对壳内任一质点的万有引统也进入紧密的组网阶段。已知质量分布均匀的球壳对壳内任一质点的万有引力为零，将地球看成半径为力为零，将地球看成半径为R R、质量分布均匀的球体，北斗导航系统中的一颗、质量分布均匀的球体，北斗导航系统中的一颗卫星的轨道距离地面的高度为卫星的轨道距离地面的高度为h h，“蛟龙号蛟龙号”下潜的深度为下潜的深度为d d，则该卫星所在处，则该卫星所在处的重力加速度与的重力加速度与“蛟龙号蛟龙号”所在处的重力加速度的大小之比为（）所在处的重力加速度的大小之比为（）三、人造卫星的变轨三、人造卫星的变轨1.1.加速加速升升轨减速降轨，轨减速降轨，升轨升轨稳定后速度比原轨道小，稳定后速度比原轨道小，降轨稳定后速度比原轨道大。降轨稳定后速度比原轨道大。2.2.变轨前后各运行物理参量的比较变轨前后各运行物理参量的比较同一点加速度相同，外轨速度大同一点加速度相同，外轨速度大不同轨道：高轨低速大周期不同轨道：高轨低速大周期如图，设卫星在圆轨道如图，设卫星在圆轨道和和上运行时的速率分别为上运行时的速率分别为v v1 1、v v3 3，在轨道，在轨道上过上过A A点和点和B B点时速率分别为点时速率分别为v vA A、v vB B。在。在A A点加速，则点加速，则v vA Avv1 1，在，在B B点加速，则点加速，则v v3 3vvB B，又因，又因v v1 1vv3 3，故有，故有v vA Avv1 1vv3 3vvB B，加速度，加速度a aA A=a=aB B周期：设卫星在周期：设卫星在、轨道上的运行周期分轨道上的运行周期分别为别为T T1 1、T T2 2、T T3 3，轨道半径分别为，轨道半径分别为r r1 1、r r2 2(半长轴半长轴)、r r3 3，由开三可知，由开三可知T T1 1TT2 2TT3 3。机械能：在一个确定的圆机械能：在一个确定的圆(椭圆椭圆)轨道上机械能守恒。若卫星在轨道上机械能守恒。若卫星在、轨道轨道的机械能分别为的机械能分别为E E1 1、E E2 2、E E3 3，则，则E E1 1EE2 2EE3 3。如图所示，如图所示，a a为为近地卫星近地卫星，半径为，半径为r r1 1；b b为地球为地球同步卫星同步卫星，半径为，半径为r r2 2；c c为赤道上为赤道上随地球自转的物体随地球自转的物体，半径为，半径为r r3 3，试比较：试比较：三者线速度、角速度、三者线速度、角速度、向心加速度的大小关系。（答案在下一张表格内）向心加速度的大小关系。（答案在下一张表格内）四、四、“三体三体”的比较的比较注：圆周运动的相关公式对注：圆周运动的相关公式对a a、b b、c c均适用，但均适用，但人造卫星的相关公式只适用于人造卫星的相关公式只适用于a a、b b，不适用，不适用c c。原因：人造卫星所受引力全部提供向心力，随原因：人造卫星所受引力全部提供向心力，随地球自转的物体所受引力减去重力提供向心力。地球自转的物体所受引力减去重力提供向心力。五、天体的追击问题五、天体的追击问题从相距从相距最近到最近到下下次相距次相距最近最近、从相距从相距最远到最远到下下次相次相距距最远最远两卫星运动关系都应满足：两卫星运动关系都应满足：从从相相距距最最近近到到下下次次相相距距最最远远、从从相相距距最最远远到到下下次次相相距距最近最近两卫星运动关系都应满足：两卫星运动关系都应满足：五、双星和多星模型五、双星和多星模型1.1.双星模型：双星模型：绕公共圆心转动的两个星体组成的系统，我们称之为双星系统。绕公共圆心转动的两个星体组成的系统，我们称之为双星系统。2.2.特点：特点：两星的周期两星的周期T T及角速度及角速度都相同都相同.各自所需的向心力由彼此间的万有引力提供，各自所需的向心力由彼此间的万有引力提供，即即:多星模型：所研究星体的多星模型：所研究星体的万有引力的合力提供万有引力的合力提供做圆周运动的做圆周运动的向心力向心力，除中央星体外，除中央星体外，各星体的角速度各星体的角速度或周期或周期T T相同相同.三颗质量均为三颗质量均为m m的星体位于等边三角形的三个顶点上如图乙的星体位于等边三角形的三个顶点上如图乙.三颗星体位于同一直线上，两颗质量相等的环绕星围绕中央星在同三颗星体位于同一直线上，两颗质量相等的环绕星围绕中央星在同一一半径为半径为R R的的圆形轨道上运行，如图甲圆形轨道上运行，如图甲.3.3.三星模型：三星模型：4.4.四星模型：四星模型：其其中中一一种种是是四四颗颗质质量量相相等等的的星星体体位位于于正正方方形形的的四四个个顶顶点点上上，沿沿着着外外接接于于正正方方形形的的圆形轨道做匀速圆周运动圆形轨道做匀速圆周运动,如图丙如图丙.另一种是三颗质量相等的星体始终位于正三角形的三个顶点上，另一颗位于中心另一种是三颗质量相等的星体始终位于正三角形的三个顶点上，另一颗位于中心O O，外围三颗星绕，外围三颗星绕O O做匀速圆周运动做匀速圆周运动,如图丁如图丁.感谢聆听感谢聆听