第七章萬(wàn)有引力與宇宙航行總結(jié)課件

開普勒第一定律——軌道定律所有行星都分別在大小不同的橢圓軌道上圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)是在這些橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上;對(duì)每個(gè)行星來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)和行星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積;開普勒第三定律——周期定律所有行星的橢圓軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。太陽(yáng)行星ba開普勒第二定律——面積定律7.1知識(shí)回顧開普勒第一定律——軌道定律所有行星都分別在大小不同的橢圓軌道萬(wàn)有引力定律的基本知識(shí)1、定律的發(fā)現(xiàn)2、公式③宏觀性①普遍性②相互性卡文迪許

測(cè)出的。①兩質(zhì)點(diǎn)間的距離②均勻球體，球心間的距離牛頓④特殊性均勻球體球心到質(zhì)點(diǎn)間距離F向7.2知識(shí)回顧萬(wàn)有引力定律的基本知識(shí)1、定律的發(fā)現(xiàn)2、公式③宏觀性①普遍性高空：兩極的物體：赤道上的物體：近地：地球表面的物體（與地球具有相同的ω0）即：即：7.2知識(shí)回顧高空：兩極的物體：赤道上的物體：近地：地球表面的物體（與地球兩條基本思路1、萬(wàn)有引力等于重力2、萬(wàn)有引力提供向心力7.3知識(shí)回顧兩條基本思路1、萬(wàn)有引力等于重力2、萬(wàn)有引力提供向心力7.31、利用天體表面的重力加速度來(lái)求天體自身的質(zhì)量密度計(jì)算天體質(zhì)量密度由ρ=m/v知，需測(cè)出天體的體積已知球體體積公式為V=πR3347.3知識(shí)回顧1、利用天體表面的重力加速度來(lái)求天體自身的質(zhì)量密度計(jì)算天體質(zhì)2、利用天體的衛(wèi)星來(lái)求天體的質(zhì)量密度設(shè)衛(wèi)星繞天體運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r，周期為T，天體的半徑為R當(dāng)天體的衛(wèi)星環(huán)繞天體表面運(yùn)動(dòng)時(shí)，其軌道半徑r約等于天體的半徑R，則天體的密度為計(jì)算天體質(zhì)量密度7.3知識(shí)回顧2、利用天體的衛(wèi)星來(lái)求天體的質(zhì)量密度設(shè)衛(wèi)星繞天體運(yùn)動(dòng)的軌道半設(shè)質(zhì)量為m的天體繞另一質(zhì)量為M的中心天體做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)：，可推導(dǎo)出：1.對(duì)于r、v、ω、T、an五個(gè)量“一定四定”，“一變四變”2.高軌低速長(zhǎng)周期7.3知識(shí)回顧設(shè)質(zhì)量為m的天體繞另一質(zhì)量為M的中心天體做半徑為r的勻速圓周(1)定義：繞公共圓心轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)星體組成的系統(tǒng)，我們稱之為雙星系統(tǒng)。如圖所示。(2)特點(diǎn)③兩顆星的半徑與它們之間的距離關(guān)系為：r1＋r2＝Lr1r2L雙星模型7.3知識(shí)回顧(1)定義：繞公共圓心轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)星體組成的系統(tǒng)，我們稱之為雙第二宇宙速度:物體克服地球引力,永遠(yuǎn)脫離地球的速度.

第三宇宙速度:物體掙脫太陽(yáng)引力,飛出太陽(yáng)系的速度.（逃逸速度）11.2km/s>V>7.9km/sV=16.7km/sV=11.2km/sV=7.9km/s繞地球運(yùn)動(dòng)的軌跡就不再是圓，而是橢圓，發(fā)射速度越大，橢圓軌道越“扁”。

第一宇宙速度:物體在地表附近繞做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度.

7.4知識(shí)回顧第二宇宙速度:物體克服地球引力,永遠(yuǎn)脫離地球的速度.第三r越大（高），v越小r越大，越小r越大，T越大r越大，an越小思考：第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度還是最小速度？r最小，是最大環(huán)繞速度。r越大（高），v越小r越大，越小r越大，T越大r越大，地球同步衛(wèi)星特點(diǎn)：1.定周期2.定點(diǎn)3.定轉(zhuǎn)向4.定軌道（定高度）（定半徑）5.定速度6.定加速度7.不定質(zhì)量（不定向心力）地球同步衛(wèi)星特點(diǎn)：v1v2v3v4v2>v1v4>v3v1>v4結(jié)果：v2>v1>v4>v3v2>v3

點(diǎn)火加速：在橢圓軌道上運(yùn)行:第一次變軌：第二次變軌：

點(diǎn)火加速：在圓軌道上穩(wěn)定運(yùn)行：變軌速度問題加速度問題周期問題v1v2v3v4v2>v1v4>v3v1>v4結(jié)果：v2>v飛船首先在比空間站低的軌道運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行到適當(dāng)位置時(shí)，再加速運(yùn)行到一個(gè)橢圓軌道。通過控制軌道使飛船跟空間站恰好同時(shí)運(yùn)行到兩軌道的相切點(diǎn)，此時(shí)飛船適當(dāng)減速，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)接，如圖示。空間站飛船對(duì)接方法：飛船首先在比空間站低的軌道運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行到適當(dāng)位置時(shí)，再加速運(yùn)地球ABC赤道上物體A近地衛(wèi)星B同步衛(wèi)星C同步軌道近地軌道同步軌道近地軌道地球ABC赤道上物體A近地衛(wèi)星B同步軌道近地軌道同步軌道近地區(qū)別赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體、近地衛(wèi)星與同步衛(wèi)星：

半徑R周期T向心力F關(guān)系式備注赤道上物體即為地

球半徑與地球自轉(zhuǎn)周期相同，即24h此處的萬(wàn)有引力與重力之差在赤道上與地球保持相對(duì)靜止近地

衛(wèi)星即為地

球半徑可求得T=85min此處的萬(wàn)有引力離地高度近似為0，與地面有相對(duì)運(yùn)動(dòng)同步

衛(wèi)星可求得距地面高度h≈36000km，約為地球半徑的5.6倍與地球自周期相同，

即24h此處的萬(wàn)有引力軌道面與赤道面重合，在赤道上空，

與地面保持相對(duì)靜止區(qū)別赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體、近地衛(wèi)星與同步衛(wèi)星：半徑R周衛(wèi)星追趕問題兩衛(wèi)星位于和中心連線的半徑上同側(cè)時(shí)，兩衛(wèi)星相距最近兩衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的角度滿足(ωA－ωB)t＝2π兩衛(wèi)星位于和中心連線的半徑上同側(cè)時(shí)，兩衛(wèi)星再次相距最遠(yuǎn)兩衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的角度滿足(ωA－ωB)t′＝π.1234衛(wèi)星追趕問題1234開普勒第一定律——軌道定律所有行星都分別在大小不同的橢圓軌道上圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)是在這些橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上;對(duì)每個(gè)行星來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)和行星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積;開普勒第三定律——周期定律所有行星的橢圓軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。太陽(yáng)行星ba開普勒第二定律——面積定律7.1知識(shí)回顧開普勒第一定律——軌道定律所有行星都分別在大小不同的橢圓軌道萬(wàn)有引力定律的基本知識(shí)1、定律的發(fā)現(xiàn)2、公式③宏觀性①普遍性②相互性卡文迪許

測(cè)出的。①兩質(zhì)點(diǎn)間的距離②均勻球體，球心間的距離牛頓④特殊性均勻球體球心到質(zhì)點(diǎn)間距離F向7.2知識(shí)回顧萬(wàn)有引力定律的基本知識(shí)1、定律的發(fā)現(xiàn)2、公式③宏觀性①普遍性高空：兩極的物體：赤道上的物體：近地：地球表面的物體（與地球具有相同的ω0）即：即：7.2知識(shí)回顧高空：兩極的物體：赤道上的物體：近地：地球表面的物體（與地球兩條基本思路1、萬(wàn)有引力等于重力2、萬(wàn)有引力提供向心力7.3知識(shí)回顧兩條基本思路1、萬(wàn)有引力等于重力2、萬(wàn)有引力提供向心力7.31、利用天體表面的重力加速度來(lái)求天體自身的質(zhì)量密度計(jì)算天體質(zhì)量密度由ρ=m/v知，需測(cè)出天體的體積已知球體體積公式為V=πR3347.3知識(shí)回顧1、利用天體表面的重力加速度來(lái)求天體自身的質(zhì)量密度計(jì)算天體質(zhì)2、利用天體的衛(wèi)星來(lái)求天體的質(zhì)量密度設(shè)衛(wèi)星繞天體運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r，周期為T，天體的半徑為R當(dāng)天體的衛(wèi)星環(huán)繞天體表面運(yùn)動(dòng)時(shí)，其軌道半徑r約等于天體的半徑R，則天體的密度為計(jì)算天體質(zhì)量密度7.3知識(shí)回顧2、利用天體的衛(wèi)星來(lái)求天體的質(zhì)量密度設(shè)衛(wèi)星繞天體運(yùn)動(dòng)的軌道半設(shè)質(zhì)量為m的天體繞另一質(zhì)量為M的中心天體做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)：，可推導(dǎo)出：1.對(duì)于r、v、ω、T、an五個(gè)量“一定四定”，“一變四變”2.高軌低速長(zhǎng)周期7.3知識(shí)回顧設(shè)質(zhì)量為m的天體繞另一質(zhì)量為M的中心天體做半徑為r的勻速圓周(1)定義：繞公共圓心轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)星體組成的系統(tǒng)，我們稱之為雙星系統(tǒng)。如圖所示。(2)特點(diǎn)③兩顆星的半徑與它們之間的距離關(guān)系為：r1＋r2＝Lr1r2L雙星模型7.3知識(shí)回顧(1)定義：繞公共圓心轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)星體組成的系統(tǒng)，我們稱之為雙第二宇宙速度:物體克服地球引力,永遠(yuǎn)脫離地球的速度.

第三宇宙速度:物體掙脫太陽(yáng)引力,飛出太陽(yáng)系的速度.（逃逸速度）11.2km/s>V>7.9km/sV=16.7km/sV=11.2km/sV=7.9km/s繞地球運(yùn)動(dòng)的軌跡就不再是圓，而是橢圓，發(fā)射速度越大，橢圓軌道越“扁”。

第一宇宙速度:物體在地表附近繞做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度.

7.4知識(shí)回顧第二宇宙速度:物體克服地球引力,永遠(yuǎn)脫離地球的速度.第三r越大（高），v越小r越大，越小r越大，T越大r越大，an越小思考：第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度還是最小速度？r最小，是最大環(huán)繞速度。r越大（高），v越小r越大，越小r越大，T越大r越大，地球同步衛(wèi)星特點(diǎn)：1.定周期2.定點(diǎn)3.定轉(zhuǎn)向4.定軌道（定高度）（定半徑）5.定速度6.定加速度7.不定質(zhì)量（不定向心力）地球同步衛(wèi)星特點(diǎn)：v1v2v3v4v2>v1v4>v3v1>v4結(jié)果：v2>v1>v4>v3v2>v3

點(diǎn)火加速：在橢圓軌道上運(yùn)行:第一次變軌：第二次變軌：

點(diǎn)火加速：在圓軌道上穩(wěn)定運(yùn)行：變軌速度問題加速度問題周期問題v1v2v3v4v2>v1v4>v3v1>v4結(jié)果：v2>v飛船首先在比空間站低的軌道運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行到適當(dāng)位置時(shí)，再加速運(yùn)行到一個(gè)橢圓軌道。通過控制軌道使飛船跟空間站恰好同時(shí)運(yùn)行到兩軌道的相切點(diǎn)，此時(shí)飛船適當(dāng)減速，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)接，如圖示。空間站飛船對(duì)接方法：飛船首先在比空間站低的軌道運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行到適當(dāng)位置時(shí)，再加速運(yùn)地球ABC赤道上物體A近地衛(wèi)星B同步衛(wèi)星C同步軌道近地軌道同步軌道近地軌道地球ABC赤道上物體A近地衛(wèi)星B同步軌道近地軌道同步軌道近地區(qū)別赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體、近地衛(wèi)星與同步衛(wèi)星：

半徑R周期T向心力F關(guān)系式備注赤道上物體即為地

球半徑與地球自轉(zhuǎn)周期相同，即24h此處的萬(wàn)有引力與重力之差在赤道上與地球保持相對(duì)靜止近地

衛(wèi)星即為地

球半徑可求得T=85min此處的萬(wàn)有引力離地高度近似為0，與地面有相對(duì)運(yùn)動(dòng)同步

衛(wèi)星可求得距地面高度h≈36000km，約為地