高中物理知識點總結(jié)課件：44萬有引力與航天

1、一、開普勒行星運動定律一、開普勒行星運動定律定律定律內(nèi)容內(nèi)容圖示圖示開普勒開普勒第一定律第一定律(軌道定律軌道定律)所有行星繞太陽運動的軌道所有行星繞太陽運動的軌道都是都是_，太陽位于橢，太陽位于橢圓的一個圓的一個_開普勒開普勒第二定律第二定律(面積定律面積定律)對任意一個行星來說，它與對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的掃過相等的_開普勒開普勒第三定律第三定律(周期定律周期定律)所有行星的軌道的半長軸的所有行星的軌道的半長軸的_跟它的公轉(zhuǎn)周期的跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等二次方的比值都相等二、萬有引力定律二、萬有引力定律1內(nèi)容：宇宙間的一切

2、物體都是互相內(nèi)容：宇宙間的一切物體都是互相_的，兩個的，兩個物體間的引力大小，跟它們的物體間的引力大小，跟它們的_的乘積成正比，跟它們的乘積成正比，跟它們的的_的平方成反比的平方成反比3適用條件：嚴(yán)格地說公式只適用于質(zhì)點間的相互作用，適用條件：嚴(yán)格地說公式只適用于質(zhì)點間的相互作用，當(dāng)兩個物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物體本身的大小時，公式也可近當(dāng)兩個物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物體本身的大小時，公式也可近似使用，但此時似使用，但此時r應(yīng)為兩物體重心間的距離對于均勻的球體，應(yīng)為兩物體重心間的距離對于均勻的球體，r是是_的距離的距離三、萬有引力定律的應(yīng)用三、萬有引力定律的應(yīng)用1解決天體解決天體(衛(wèi)星衛(wèi)星)運動問題的

3、基本思路運動問題的基本思路(1)把天體把天體(或人造衛(wèi)星或人造衛(wèi)星)的運動看成是勻速圓周運動，其的運動看成是勻速圓周運動，其所需向心力由萬有引力提供，關(guān)系式：所需向心力由萬有引力提供，關(guān)系式：在不知中心天體質(zhì)量的情況下，可用其半徑和表面的重在不知中心天體質(zhì)量的情況下，可用其半徑和表面的重力加速度來表示其質(zhì)量，此式在天體運動問題中應(yīng)用廣泛力加速度來表示其質(zhì)量，此式在天體運動問題中應(yīng)用廣泛(2)若天體的衛(wèi)星環(huán)繞天體表面運動，其軌道半徑若天體的衛(wèi)星環(huán)繞天體表面運動，其軌道半徑r等于天等于天體半徑體半徑R，則天體密度，則天體密度_.可見，只要測出衛(wèi)星環(huán)繞可見，只要測出衛(wèi)星環(huán)繞天體表面運動的天體表面運動

4、的_，就可求得天體的密度，就可求得天體的密度(3)人造衛(wèi)星的超重與失重人造衛(wèi)星的超重與失重人造衛(wèi)星在發(fā)射升空時，有一段加速運動；在返回地人造衛(wèi)星在發(fā)射升空時，有一段加速運動；在返回地面時，有一段減速運動，這兩個過程加速度方向均面時，有一段減速運動，這兩個過程加速度方向均_，因而都是因而都是_狀態(tài)狀態(tài)人造衛(wèi)星在沿圓軌道運動時，由于萬有引力提供向心人造衛(wèi)星在沿圓軌道運動時，由于萬有引力提供向心力，所以處于力，所以處于_狀態(tài)在這種情況下凡是與重力有關(guān)的狀態(tài)在這種情況下凡是與重力有關(guān)的力學(xué)現(xiàn)象都會停止發(fā)生力學(xué)現(xiàn)象都會停止發(fā)生(4)三種宇宙速度三種宇宙速度第一宇宙速度第一宇宙速度(環(huán)繞速度環(huán)繞速度)v1

5、7.9 km/s.這是衛(wèi)星繞地球做圓周運動的這是衛(wèi)星繞地球做圓周運動的_速度，也是衛(wèi)星速度，也是衛(wèi)星的的_發(fā)射速度若發(fā)射速度若7.9 km/sv11.2 km/s，物體繞地球，物體繞地球運行運行第二宇宙速度第二宇宙速度(脫離速度脫離速度)v211.2 km/s.這是物體掙脫這是物體掙脫_引力束縛的最小發(fā)射速度若引力束縛的最小發(fā)射速度若11.2 km/sv16.7 km/s，物體繞太陽運行，物體繞太陽運行第三宇宙速度第三宇宙速度(逃逸速度逃逸速度)v316.7 km/s這是物體掙脫這是物體掙脫_引力束縛的最小發(fā)射速度若引力束縛的最小發(fā)射速度若v16.7 km/s，物體將脫離太陽系在宇宙空間運行，

6、物體將脫離太陽系在宇宙空間運行 答案：答案：一、橢圓焦點上面積三次方一、橢圓焦點上面積三次方二、二、1.吸引質(zhì)量距離吸引質(zhì)量距離3.兩球心間兩球心間1衛(wèi)星繞地球運動的向心加速度和物體隨地球自轉(zhuǎn)的向衛(wèi)星繞地球運動的向心加速度和物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度比較心加速度比較3兩個半徑兩個半徑天體半徑天體半徑R和衛(wèi)星軌道半徑和衛(wèi)星軌道半徑r的比較的比較衛(wèi)星的軌道半徑是天體的衛(wèi)星繞天體做圓周運動的圓的衛(wèi)星的軌道半徑是天體的衛(wèi)星繞天體做圓周運動的圓的半徑，所以半徑，所以rRh.當(dāng)衛(wèi)星貼近天體表面運動時，當(dāng)衛(wèi)星貼近天體表面運動時，h0，可近，可近似認(rèn)為軌道半徑等于天體半徑似認(rèn)為軌道半徑等于天體半徑4兩種周期兩

7、種周期自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期的比較自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期的比較自轉(zhuǎn)周期是天體繞自身某軸線運動一周的時間，公轉(zhuǎn)周自轉(zhuǎn)周期是天體繞自身某軸線運動一周的時間，公轉(zhuǎn)周期是衛(wèi)星繞中心天體做圓周運動運動一周的時間一般情況下期是衛(wèi)星繞中心天體做圓周運動運動一周的時間一般情況下天體的自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期是不等的，如：地球自轉(zhuǎn)周期為天體的自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期是不等的，如：地球自轉(zhuǎn)周期為24小時，公轉(zhuǎn)周期為小時，公轉(zhuǎn)周期為365天但也有相等的，如月球，自轉(zhuǎn)、公天但也有相等的，如月球，自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)周期都約為轉(zhuǎn)周期都約為27天，所以地球上看到的都是月球固定的一面，天，所以地球上看到的都是月球固定的一面，在應(yīng)用中要注意區(qū)別在應(yīng)用中要

8、注意區(qū)別(2)地球同步衛(wèi)星的五個地球同步衛(wèi)星的五個“一定一定”同步衛(wèi)星是指在赤道平面內(nèi)，以和地球自轉(zhuǎn)角速度相同同步衛(wèi)星是指在赤道平面內(nèi)，以和地球自轉(zhuǎn)角速度相同的角速度繞地球運動的衛(wèi)星，同步衛(wèi)星又叫通訊衛(wèi)星同步衛(wèi)的角速度繞地球運動的衛(wèi)星，同步衛(wèi)星又叫通訊衛(wèi)星同步衛(wèi)星有以下幾個特點：星有以下幾個特點：周期一定周期一定同步衛(wèi)星在赤道上空相對地球靜止，它繞地球的運動與同步衛(wèi)星在赤道上空相對地球靜止，它繞地球的運動與地球自轉(zhuǎn)同步，它的運動周期就等于地球自轉(zhuǎn)的周期，即地球自轉(zhuǎn)同步，它的運動周期就等于地球自轉(zhuǎn)的周期，即T24 h.距離地球表面的高度距離地球表面的高度(h)一定一定由于萬有引力提供向心力，則有

9、：由于萬有引力提供向心力，則有：線速度線速度(v)一定一定由公式由公式vr知，線速度知，線速度v(R0h)為定值，為定值，代入數(shù)據(jù)得：代入數(shù)據(jù)得：v3.1103 m/s.角速度角速度()一定一定1雙星模型：兩星相對位置保持不變，繞其連線上某點雙星模型：兩星相對位置保持不變，繞其連線上某點做勻速圓周運動做勻速圓周運動(1)兩星之間的萬有引力提供各自所需的向心力兩星之間的萬有引力提供各自所需的向心力(2)兩星繞某一圓心做勻速圓周運動的繞向相同，角速度、兩星繞某一圓心做勻速圓周運動的繞向相同，角速度、周期相同周期相同(3)兩星的軌道半徑之和等于兩星之間的距離兩星的軌道半徑之和等于兩星之間的距離2“黑

10、洞黑洞”是暗物質(zhì)，它的密度很大，因此產(chǎn)生很大的是暗物質(zhì)，它的密度很大，因此產(chǎn)生很大的引力，能將所有物質(zhì)牢牢地束縛住，就是以光速運動的物質(zhì)也引力，能將所有物質(zhì)牢牢地束縛住，就是以光速運動的物質(zhì)也不能掙脫它的束縛不能掙脫它的束縛2第二宇宙速度第二宇宙速度(脫離速度脫離速度)v11.2 km/s是使物體掙脫地球引力束縛，成為繞太陽運是使物體掙脫地球引力束縛，成為繞太陽運行的人造衛(wèi)星或飛到其他行星上去的最小發(fā)射速度當(dāng)行的人造衛(wèi)星或飛到其他行星上去的最小發(fā)射速度當(dāng)11.2 km/sv16.7 km/s時，衛(wèi)星脫離地球束縛，成為太陽系的一顆時，衛(wèi)星脫離地球束縛，成為太陽系的一顆“小行星小行星”3第三宇宙速度第三宇宙速度