万有引力典型题ppt课件.ppt
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1、有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。圆周运动圆周运动 =t=2Tst=2rTv v = r mF= ma = m r 2 =v2rF= G m1m2r2万有引力定律万有引力定律 天体运动天体运动天体表面附近的物体天体表面附近的物体mg =G MmR2人造卫星人造卫星rv 2mGMmr 2=mr 2=m r42T 2天体、卫星的知识框架天体、卫星的知识框架一一.知识概要与方法规律总结:知识概要与方法规律总结:有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值
2、追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。2GMgR黄代换:金2Mma=mmFGr222v2=mr=mrrT一条龙:(2)“(2)“天上天上”:万有引力提供向心力万有引力提供向心力(1 1)“人间人间”:万有引力万有引力近似近似等于重等于重力力mgRMmG2有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。微型问题一、加速度问题微型问题一、加速度问题忽略星球自传,星球表面重力加速度忽略星球自传,星球表面重力加速度2RGMmmg忽略星球自传,离星球表面忽略星球自传,离星球表面h高处重力加速
3、度高处重力加速度2)(hRGMmgm不同星球表面、不同高度处的重力加速度不同星球表面、不同高度处的重力加速度g不同不同若考虑星球自转,赤道上自转半径最大,若考虑星球自转,赤道上自转半径最大,g最小自转的向心加速最小自转的向心加速度最大度最大 g 由星球本身决定,与其它因素无关由星球本身决定,与其它因素无关.RTacos4=22为纬度角为纬度角自自rmmgrMmG22 当当万有引力全部万有引力全部充当充当自转向心力自转向心力时,时,是是飘瓦解飘瓦解的临界状态,而的临界状态,而赤道赤道上上最先最先达到这种状态达到这种状态高频考点典型问题剖析高频考点典型问题剖析:有利于学习和创新的组织管理机制,创造
4、充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。1.飞船以ag/2的加速度匀加速上升,由于超重现象,用弹簧秤测得质量为10 kg的物体重量为75 N由此可知,飞船所处位置距地面高度为多大?(地球半径为6400 km, g10 m/s2) 有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。2.假如地球的自转速度加快,使赤道上的物体完全漂浮起来,(即处于完全失重状态)那么地球自转一周的时间等于 h.(地球半径R=6.4106m,结果取两位有效数字)有
5、利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。3.3.中子星是恒星演化过程的一种可能结果。中子星是恒星演化过程的一种可能结果。它的密度很大,现有一中子星,观测到它它的密度很大,现有一中子星,观测到它的自转周期为的自转周期为T=1/30sT=1/30s,问该中子星的最,问该中子星的最小密度应是多少才能维持该星体的稳定,小密度应是多少才能维持该星体的稳定,不致因自转而瓦解?计算时星体可视为均不致因自转而瓦解?计算时星体可视为均匀球体。(匀球体。(G=6.67G=6.671010-11-11m m3 3/K
6、gs/Kgs2 2)有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。、中心天体质量的计算中心天体质量的计算2224=TmrrMmG2324=GTrM(1)若已知卫星绕中心天体做圆周运动的周期)若已知卫星绕中心天体做圆周运动的周期T、半径、半径 r(2)若已知卫星绕中心天体做圆周运动的半径)若已知卫星绕中心天体做圆周运动的半径 r,卫星运,卫星运 行的线速度行的线速度rvmrMmG22=GrvM2=对于有卫星的中心天体,分两种情况对于有卫星的中心天体,分两种情况对无卫星的中心天体或虽有卫星但不知卫星运行
7、的有关数据对无卫星的中心天体或虽有卫星但不知卫星运行的有关数据常常是忽略天体自传影响,认为万有引力等于物体重力常常是忽略天体自传影响,认为万有引力等于物体重力mgRMmG=2GgRM2= 微型问题二:质量和密度问题微型问题二:质量和密度问题总结求g的方法有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。、 中心天体密度的计算中心天体密度的计算2224=TmrrMmG2324=GTrM32333=34=RGTrRM式中式中r为卫星轨道半径,为卫星轨道半径,R为天体半径为天体半径若若卫星绕天体表面飞行卫星绕
8、天体表面飞行,式中,式中r = R,天体密度为天体密度为23=GT近地卫星,T=1.4h有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。3.3.宇航员站在一星球表面上的某高宇航员站在一星球表面上的某高处,沿水平方向抛出一小球经时间处,沿水平方向抛出一小球经时间t t,小球落到星球表面,测得抛出,小球落到星球表面,测得抛出点与落地点的距离为点与落地点的距离为L L,若抛出时,若抛出时的初速度增大到的初速度增大到2 2倍,则抛出点与倍,则抛出点与落地点之间的距离为落地点之间的距离为 ,已知两落,已知两落地
9、点在同一平面上,该星球的半径地点在同一平面上,该星球的半径为为R R,万有引力常量为,万有引力常量为G G,求该星球,求该星球的质量的质量M M。L3有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。4.4.黑洞黑洞”是一个密度极大的星球,从黑洞发出的光是一个密度极大的星球,从黑洞发出的光子,在黑洞的引力作用下,都将被黑洞吸引回去,子,在黑洞的引力作用下,都将被黑洞吸引回去,使光子不能达到地球,因而地球上观察不到这种星使光子不能达到地球,因而地球上观察不到这种星球,因此称之为球,因此称之为“黑洞黑洞”。
10、现有一光子,沿黑洞表。现有一光子,沿黑洞表面出射,恰能沿黑洞做匀速圆周运动,周期为面出射,恰能沿黑洞做匀速圆周运动,周期为T T,则,则此黑洞的平均密度(此黑洞的平均密度( )拓展:拓展:宇航员乘飞船靠近某行星表面,能不能只用宇航员乘飞船靠近某行星表面,能不能只用一只表估测该行星的平均密度?一只表估测该行星的平均密度?23GT有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。rTmrmrvmrGMm2222)2(由由332T=2.GMGMGMrMva Grrr , , , 微型问题三:微型问题三:卫星问
11、题(天上)卫星问题(天上)有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。5.两颗人造卫星两颗人造卫星A A、B B绕地球作圆周绕地球作圆周运动,周期之比为运动,周期之比为T TA A:T TB B=1=1:8 8,则,则轨道半径之比和运动速率之比分别轨道半径之比和运动速率之比分别为(为( )(RA:RB=1:4;VA:VB=2:1)有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。1.卫星的超重与失重卫星的超
12、重与失重 卫星卫星发射发射过程中,卫星上的物体处于过程中,卫星上的物体处于超重超重状态,卫星状态,卫星进入轨道后进入轨道后正常运转时,卫星具有的正常运转时,卫星具有的向心加速度向心加速度等于轨道处等于轨道处的的重力加速度重力加速度g,卫星上的物体卫星上的物体完全失重完全失重,返回时返回时,卫星,卫星减速减速运动,卫星上的物体处运动,卫星上的物体处于于超重超重状态。状态。2.卫星的能量卫星的能量 轨道轨道半径越大半径越大,速度越小速度越小,动能越小动能越小,但,但重力势能越大重力势能越大,且,且总机总机械能也越大械能也越大,也就是轨道半径越大的卫星,运行速度虽小,但,也就是轨道半径越大的卫星,运
13、行速度虽小,但发射发射速度越大。速度越大。3.3.卫星变轨问题卫星变轨问题卫星在卫星在轨道变换轨道变换时,总是主动或由于其他原因时,总是主动或由于其他原因使速度发生变化使速度发生变化,导,导致致万有引力与向心力相等的关系被破坏万有引力与向心力相等的关系被破坏,继而发生,继而发生近心近心运动或者运动或者离离心心运动,发生运动,发生变轨变轨。在变轨过程中,可能出现。在变轨过程中,可能出现万有引力与向心力再万有引力与向心力再次相等次相等,卫星即定位于,卫星即定位于新的轨道新的轨道。卫星的几个注意的问题卫星的几个注意的问题:有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾
14、客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。卫星上的物体卫星上的物体完全失重完全失重当物体的当物体的向心加速度向心加速度等于等于重力加速度重力加速度时,引力方向时,引力方向上物体受的上物体受的弹力等于零弹力等于零,但物体的,但物体的重力并不等于重力并不等于零零;在卫星上或宇宙空间站上人可以做机械运动,;在卫星上或宇宙空间站上人可以做机械运动,但但不能测定物体的重力不能测定物体的重力。下列实验不能做成的有A、天平称物体的质量B、用弹簧秤测物体的重量C、用测力计测力D、用水银气压计测飞船上密闭仓内的气体压强E、用单摆测定重力加速度F、用打点计时器验证机械能守恒定律ABDE 有利
15、于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。一、运行速度和发射速度的区别一、运行速度和发射速度的区别运行速度运行速度是指人造地球卫星在轨道上运动的速度。是指人造地球卫星在轨道上运动的速度。发射速度发射速度指指将卫星送到离地球较远的轨道上,在地面发射卫星时需要一次将卫星送到离地球较远的轨道上,在地面发射卫星时需要一次性所达到的速度,发射速度是以地心为参考系,在地球的赤道性所达到的速度,发射速度是以地心为参考系,在地球的赤道上,沿地球自转的方向发射卫星最节能。由于卫星发射后,克上,沿地球自转的方向发射卫星
16、最节能。由于卫星发射后,克服地球引力做功,速度不断减小,到预定轨道上时,其运行速服地球引力做功,速度不断减小,到预定轨道上时,其运行速度必然小于发射速度。度必然小于发射速度。二、人造卫星的能量为运行的动能和引力势能之和二、人造卫星的能量为运行的动能和引力势能之和rMmGpEpErGMmrGMmmvkE212221221rMmGEEEpk2可见,卫星运行半径越大,运行速度越小,动能越小;引力势能越大,总可见,卫星运行半径越大,运行速度越小,动能越小;引力势能越大,总能量越大,故发射起来越难,发射速度要求越大。能量越大,故发射起来越难,发射速度要求越大。有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力
17、的创新激励机制,以市场为导向,以顾客价值追求为中心的企业文化氛围,依赖既开放又相互信任的合作环境。卫星绕天体运行时,提供的向心力与所需要的向卫星绕天体运行时,提供的向心力与所需要的向心力关系决定着卫星变轨问题心力关系决定着卫星变轨问题卫星做圆周运动卫星做圆周运动提供的向心力提供的向心力需要的向心力需要的向心力rv 2mGMmr 2=卫星做近心运动卫星做近心运动提供的向心力提供的向心力需要的向心力需要的向心力rv 2mGMmr 2卫星做离心运动卫星做离心运动提供的向心力提供的向心力需要的向心力需要的向心力rv 2mGMmr 2有利于学习和创新的组织管理机制,创造充满活力的创新激励机制,以市场为导
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