萬有引力和人造地球衛(wèi)星

1、萬有引力和人造地球衛(wèi)星第1頁，共24頁，2022年，5月20日，23點50分，星期六高考詮釋21、萬有引力定律的應用人造地球衛(wèi)星的運動（限于圓軌道） 22、宇宙速度 知識梳理 .萬有引力和重力的關(guān)系 .人造衛(wèi)星 .宇宙速度 .同步衛(wèi)星 .雙星模型 . 黑洞第2頁，共24頁，2022年，5月20日，23點50分，星期六A.萬有引力和重力的關(guān)系1、地球上物體 說明:忽略天體自轉(zhuǎn)的影響 重力： 重力加速度： .人造地球衛(wèi)星 萬有引力（重力）全部用來提供向心力。F萬 G F向第3頁，共24頁，2022年，5月20日，23點50分，星期六例.地球上空一宇宙飛船沿地球半徑方向以5m/s2的加速度勻加速離地

2、心而去，飛船中某宇航員質(zhì)量為48kg，他在此時的視重為270N。已知地球的半徑為 6400km，求飛船此時離地面的高度。 第4頁，共24頁，2022年，5月20日，23點50分，星期六例、有一個球形天體，其自轉(zhuǎn)周期為T，在它兩極處，用彈簧秤稱得某物體重為P，在它的赤道處，稱得該物體重為0.9P，萬有引力恒量為G。求該天體的平均密度 第5頁，共24頁，2022年，5月20日，23點50分，星期六例3、 地球赤道上的物體重力加速度為g，物體在赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a，要使赤道上的物體“飄”起來，則地球的轉(zhuǎn)速應為原來的：第6頁，共24頁，2022年，5月20日，23點50分，星期六1.動力學

3、特征：近似地看成是勻速圓周運動所需的向心力由萬有引力提供2、天體質(zhì)量M、密度的估算： (1)測出衛(wèi)星圍繞天體做勻速圓周運動的半徑r和周期T。 B.天體運動()測出天體表面g 及R第7頁，共24頁，2022年，5月20日，23點50分，星期六 例.為了測量某一被新發(fā)現(xiàn)的行星的半徑和質(zhì)量，一艘宇宙飛船飛近它的表面進行實驗。飛船在引力作用下進入該行星表面的圓形軌道，在繞行中做了第一次測量。繞行數(shù)圈后，著陸在該行星上，并進行了第二次測量。依據(jù)測量的數(shù)據(jù)，就可以求出該星球的半徑和星球的質(zhì)量。已知萬有引力恒量為G。飛船上備有以下實驗器材 A. 一只精確秒表B. 一個已知質(zhì)量為m的物體 C. 一個彈簧秤D.

4、 一臺天平（附砝碼）請根據(jù)題意回答以下問題：（1）第一次測量所選用的實驗器材為_測量的物理量是_（2）第二次測量所選用的實驗器材為_測量的物理量是_（3）試推導出行星的半徑、質(zhì)量的表達式。（用已知量 和測出的物理量表示） 第8頁，共24頁，2022年，5月20日，23點50分，星期六c.衛(wèi)星的運動.衛(wèi)星軌道設(shè)置 人造地球衛(wèi)星的圓心必須和地心重合.運動量GMm/R2 = ma= mV 2/R = m(2/T)2 R=m2R 第9頁，共24頁，2022年，5月20日，23點50分，星期六 例:某同學欲通過Internet網(wǎng)查詢“神舟”五號飛船繞地球運行的相關(guān)科技數(shù)據(jù)，從而將其與地球同步衛(wèi)星進行比較

5、他了解到“神舟”五號在圓周軌道運轉(zhuǎn)一周的時間小于24小時由此分析 ( ) A“神舟”五號圓周軌道上運行速率比地球同步衛(wèi)星小 B“神舟”五號圓周軌道上的運行角速度比地球同步衛(wèi)星小 C“神舟”五號在圓周軌道上運行時離地面高度比地球同步衛(wèi)星高 D“神舟”五號運行的向心加速度比地球同步衛(wèi)星大第10頁，共24頁，2022年，5月20日，23點50分，星期六.人造衛(wèi)星的發(fā)射 宇宙速度 第一宇宙速度衛(wèi)星在地面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運動必須具有的速度 第二宇宙速度：v=11.2km/s 脫離地球束縛最小發(fā)射速度 第三宇宙速度：v=16.7km/s 脫離太陽束縛最小發(fā)射速度說明.最小發(fā)射速度 最大運行速度第11

6、頁，共24頁，2022年，5月20日，23點50分，星期六例、在某星球上以速度v0豎直上拋一物體,經(jīng)過時間t,物體落回拋出點.如將物體沿該星球赤道切線方向拋出,要使物體不再落回星球表面,拋出的初速至少應為_(已知星球半徑為R,不考慮星球自轉(zhuǎn))。第12頁，共24頁，2022年，5月20日，23點50分，星期六 例地球同步衛(wèi)星的發(fā)射一般是采用“三步走”來實施的：首先利用大推力火箭把衛(wèi)星送入近地圓軌道I；經(jīng)過調(diào)整后，啟動所攜帶的推進器一段時間，使衛(wèi)星進入橢圓轉(zhuǎn)移軌道；再經(jīng)調(diào)整后，在橢圓軌道的遠地點再次利用推進器，使衛(wèi)星進入地球同步軌道，軌道情景如圖所示（1）比較衛(wèi)星I、運動經(jīng)過A點的加速度a、a，并

7、簡要說明理由.（推進器不在工作狀態(tài)時）答：a a理由： （2）比較衛(wèi)星沿軌道和運動經(jīng)過B點時速度和的大小關(guān)系 （3）已知地球半徑R=6.4106m，地面處重力加速度同步衛(wèi)星的周期T=8.64104s。利用以上數(shù)據(jù)求出衛(wèi)星在同步軌道上的運動速度（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）Q1P23.衛(wèi)星的變軌第13頁，共24頁，2022年，5月20日，23點50分，星期六例、宇宙飛船要與軌道空間站對接，飛船為了追上軌道空間站。 A.只能從較低軌道上加速 B.只能從較高軌道上加速 C.只能從與空間站同一高度軌道上加速 D.無論在什么軌道上,只要加速就行第14頁，共24頁，2022年，5月20日，23點50分，星期六.

8、衛(wèi)星的回收例、人造地球衛(wèi)星沿圓形軌道運轉(zhuǎn)，由于大氣層的阻力影響，使得衛(wèi)星的運行高度逐漸降低，則衛(wèi)星的 A.動能逐漸增大，勢能逐漸減小，總機械能保持不變 B.動能逐漸減小，勢能逐漸增大，總機械能保持不變 C.動能逐漸增大，勢能逐漸減小，總機械能逐漸減小 D.動能逐漸減小，勢能逐漸增大，總機械能逐漸增大第15頁，共24頁，2022年，5月20日，23點50分，星期六 、衛(wèi)星的“超重”與“失重”“超重”：衛(wèi)星進入軌道前加速過程，衛(wèi)星的回收時減速過程衛(wèi)星上物體“超重”。此種情況與“升降機”中物體超重相同?！笆е亍保盒l(wèi)星進入軌道后 ，正常運轉(zhuǎn)時，衛(wèi)星上物體完全“失重”（因為重力提供向心力）。因此，在衛(wèi)星

9、上的儀器，凡是制造原因與重力有關(guān)的均不能使用。第16頁，共24頁，2022年，5月20日，23點50分，星期六.地球同步衛(wèi)星 同步衛(wèi)星的四定1.軌道平面：而同步衛(wèi)星一定位于赤道的正上方2.周期：地球同步衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)周期T24h 3軌道半徑：軌道半徑為r=6.6R.其離地面高度也 一定的 5.6 4.線速度：地球同步衛(wèi)星的線速度大小為 v=3.08103 m/s，為定值，繞行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同第17頁，共24頁，2022年，5月20日，23點50分，星期六我國發(fā)射的風云一號氣象衛(wèi)星是極地衛(wèi)星，衛(wèi)星飛過兩極上空，其軌道平面與道平面垂直，周期為12h；我國發(fā)射的風云二號氣象衛(wèi)星是地球同步衛(wèi)星，周期

10、是24h，由此可知，兩顆衛(wèi)星相比 A、風云一號氣象衛(wèi)星距地面較近 B、風云一號氣象衛(wèi)星覆蓋面較大 C、風云一號氣象衛(wèi)星的運動速度較大 D、風云一號氣象衛(wèi)星的運動速度較小第18頁，共24頁，2022年，5月20日，23點50分，星期六例1、已知地球的半徑R6.4106m，地面的重力加速度g10m/s2，第一宇宙速度v7.9103m/s，月球與地球相距r3.8108m，月球繞地球一周T648h。為了快速估算地球同步衛(wèi)星離地面的高度H，可選用上列的數(shù)據(jù)是 （只填該數(shù)據(jù)物理量的符號），估算的關(guān)系式是H ，H的大小為 m。（結(jié)果只保留兩位有效數(shù)字）第19頁，共24頁，2022年，5月20日，23點50分

11、，星期六例a、b為地球上的物體， a處于北緯400， b在赤道上，c、d為地球衛(wèi)星， c、d軌道都處在赤道平面上， c為近地衛(wèi)星， d為同步衛(wèi)星。關(guān)于的T、 a向、g、v正確的判斷是：A、Ta=Tb=Tc=Td B、aaab，acadC、gb=gc，abac D、vavb，vd=vc第20頁，共24頁，2022年，5月20日，23點50分，星期六例、用m表示地球同步通信衛(wèi)星的質(zhì)量、h表示衛(wèi)星離地面的高度、M表示地球的質(zhì)量、R0表示地球的半徑、g0表示地球表面處的重力加速度、T0表示地球自轉(zhuǎn)的周期、0表示地球自轉(zhuǎn)的角速度，則：（1）地球同步通信衛(wèi)星的環(huán)繞速度v為(2）地球同步衛(wèi)星所受的地球?qū)λ?/p>

12、萬有引力F第21頁，共24頁，2022年，5月20日，23點50分，星期六例1、兩個星球組成雙星，它們在相互之間的萬有引力作用下，繞連線上某點做周期相同的勻速圓周運動?，F(xiàn)測得兩星中心距離為R，其運動周期為T，求兩星的總質(zhì)量。 D.雙星第22頁，共24頁，2022年，5月20日，23點50分，星期六 E.黑洞 特點:黑洞的質(zhì)量極大,所以它的引力極強.它不斷吸引周圍的其他宇宙物質(zhì),甚至連光也無法逃脫它的引力.例1、設(shè)黑洞的質(zhì)量為M,引力恒量為G,光的速度是C,請您運用中學物理知識估算黑洞的半徑是多少？第23頁，共24頁，2022年，5月20日，23點50分，星期六例1、“黑洞”是愛因斯坦的廣義相對論中預言的一種特殊天體，