复习万有引力定律ppt课件.ppt

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1、万 有 引 力 定 律 复 习万有引力定万有引力定律律天体天体运动运动从地心说从地心说到日心说到日心说开普勒开普勒定律定律第一定律（轨道定律）第一定律（轨道定律）第二定律（面积定律）第二定律（面积定律）第三定律（周期定律）第三定律（周期定律）万有万有引力引力定律定律发现：发现：内容：内容：G值：值：太阳对行太阳对行星的引力星的引力地球对月地球对月球的引力球的引力对地面物对地面物体的引力体的引力221rmmGF引自然界任何两个自然界任何两个物体之间的引力物体之间的引力卡文迪许测量：卡文迪许测量：G=6.6710-11Nm2/kg2应用应用预言彗星回归、发现未知天预言彗星回归、发现未知天体体计算天

2、体质量和密度计算天体质量和密度宇宙速度宇宙速度人造卫星人造卫星V1=7.9km/sV2=11.2km/sV3=16.7km/s1、应用万有引力定律的两条基本思路、应用万有引力定律的两条基本思路、把卫星绕天体的运动理想化为匀速圆周运、把卫星绕天体的运动理想化为匀速圆周运动，向心力由万有引力提供。在解题中常用的动，向心力由万有引力提供。在解题中常用的关系式为：关系式为：marTmrmrvmrMmG22222、在地面附近的物体受的重力近似等于、在地面附近的物体受的重力近似等于万有引力。即：万有引力。即：GMgRRMmGmg222地球引力和地球表面物体的重力地球引力和地球表面物体的重力2RMmGcos

3、2Rmmg极地：极地：极地mgRMmG2赤道：赤道：RmmgRMmG22赤道纬度为纬度为：忽略地球自转的影响忽略地球自转的影响重力重力等于等于引力引力引力：引力：重力：重力：向心力：向心力：3求天体质量、密度求天体质量、密度方法一：方法一：行行星运动的向心力由万有引力提供星运动的向心力由万有引力提供rTmmarMmG22)2(向2324GTrM3233334RGTrRM方法二：方法二：天体对其表面物体的引力近似等天体对其表面物体的引力近似等于物体于物体的重力。的重力。mgRMmG2GgRM2GRgRM433434卫星的运动规律卫星的运动规律rgRrGMv2323rgRrGM33222rrTGM

4、gR、运行速度：运行速度：、角速度：角速度：、周期：周期：222rgRrGMa、向、向心加速度：心加速度：随半径增大而减小随半径增大而减小均与半径成一一对应关系均与半径成一一对应关系5、运行速度与发射速度、运行速度与发射速度 第一宇宙速度是卫星的第一宇宙速度是卫星的最小发射速度最小发射速度又又是卫星的是卫星的最大环绕运行速度最大环绕运行速度运行速度：指卫星在进入运行轨道后绕地球做运行速度：指卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度。圆周运动的线速度。发射速度：若卫星发射后再无能量补充，卫星在发射速度：若卫星发射后再无能量补充，卫星在离开发射装置时的初速度。离开发射装置时的初速度。、同步、同

5、步卫星特点卫星特点6、人造卫星的相关问题、人造卫星的相关问题、人造地球、人造地球卫星的轨道卫星的轨道与地球自转周期相同与地球自转周期相同km1059. 34h周期一定：周期一定：轨道一定：轨道一定：轨道平面与赤道平面重合轨道平面与赤道平面重合高度一定：高度一定：方向一定：方向一定： 与地球自转方向相同与地球自转方向相同变轨变轨问题问题低轨变高轨：低轨变高轨：向后喷向后喷 气、加速，最终气、加速，最终v低低v高高高轨变低轨：高轨变低轨： 向前喷气、减速，最终向前喷气、减速，最终v低低v高高12ppQaaaP12Qv地球地球Qppvvv12、赤道上物体（、赤道上物体（A）、）、近地轨道卫星（近地轨

6、道卫星（B）、同）、同步卫星（步卫星（C）运动参数比）运动参数比较较 轨道半径轨道半径 rA=rBTB 线速度线速度 vBvCvA 角速度角速度 A=cB 向心加速向心加速 aAaCTBTC B三者向心加速度的大小关系为三者向心加速度的大小关系为aAaBaC C三者角速度的大小关系为三者角速度的大小关系为ACB D三者线速度的大小关系为三者线速度的大小关系为vAvCvB D6、宇航员站在一星球表面上的某高处，沿水平方、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过时间向抛出一小球经过时间t，小球落到星球表面，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为测得抛出点与落地点之间的距离

7、为L.若抛出时的若抛出时的初速度增大到初速度增大到2倍，则抛出点与落地点之间的距离倍，则抛出点与落地点之间的距离为为 L.已知两落地点在同一水平面上，该星球的已知两落地点在同一水平面上，该星球的半径为半径为R，万有引力常量为，万有引力常量为G，求该星球的质量，求该星球的质量M.322332GtLRM 7、我国于、我国于2007年年10月月24日，在西昌卫星发射中心，将日，在西昌卫星发射中心，将第一颗探月卫星第一颗探月卫星“嫦娥一号嫦娥一号”成功发射升空，在经历成功发射升空，在经历14天的飞行后，天的飞行后，“嫦娥一号嫦娥一号卫星接近月球，实施首次卫星接近月球，实施首次“制动变轨制动变轨”，进入

8、月球椭圆轨道，又经历两次，进入月球椭圆轨道，又经历两次“制动制动变轨变轨”，最终进入离月球，最终进入离月球200km的环月预定工作轨道，的环月预定工作轨道，开展拍摄三维影像等工作，其运动的示意图如图开展拍摄三维影像等工作，其运动的示意图如图11所所示试问：示试问：图图11（1）“嫦娥一号嫦娥一号”卫星在靠近月球的卫星在靠近月球的“制动变制动变轨轨”是在预定点处启动卫星上的喷气推进器的喷是在预定点处启动卫星上的喷气推进器的喷气来实现的，为使气来实现的，为使“嫦娥一号嫦娥一号”卫星从较高的椭卫星从较高的椭圆轨道进入环月飞行的近月圆轨道，推进器是向圆轨道进入环月飞行的近月圆轨道，推进器是向前喷气还是

9、向后喷气前喷气还是向后喷气?解答：解答：由于由于“嫦娥一号嫦娥一号从高轨道向低轨道运动是向心运从高轨道向低轨道运动是向心运动，则所需的向心力就要小于万有引力，而万有动，则所需的向心力就要小于万有引力，而万有引力不变，那么速率就要减小，故推进器是向前引力不变，那么速率就要减小，故推进器是向前喷气来减小速率。喷气来减小速率。 （2）“嫦娥一号嫦娥一号”卫星在环月圆轨道绕行卫星在环月圆轨道绕行n圈。圈。飞行时间为飞行时间为t已知月球半径为已知月球半径为R0，月球表面处，月球表面处重力加速度为重力加速度为g0试推导卫星在环月圆轨道上运试推导卫星在环月圆轨道上运行时离月球表面高度行时离月球表面高度h的表

10、达式的表达式）（）（月hRTmhRmmG022204020mgRmmG月032222004RntRgh卫星在环月轨道上：卫星在环月轨道上：若卫星在月球上：若卫星在月球上：解得：解得：（3）巳知地球和月球的半径之比为）巳知地球和月球的半径之比为3.6，表面的，表面的重力加速度之比为重力加速度之比为6求地球和月球的密度之比。求地球和月球的密度之比。2MmGmgR343RMVMRGg4335地月月地月地RRgg 设中心天体的质量为设中心天体的质量为M，半径为，半径为R，密度为，密度为,中心天体表面的重力加速度为中心天体表面的重力加速度为g。则：。则：物体在中心天体的表面时：物体在中心天体的表面时：而：而：解得：解得：故：故：