黃岡課堂&dhsmall=高中必修2&dhtiny=物理&title=視頻學習機 H2&mode=6846
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第六章 萬有引力與航天 1、開普勒行星運動定律 (1).所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓,太陽處在橢圓的一個焦點上. (2).對任意一個行星來說,它與太陽的連線在相等的時間內掃過相等的面積. (3).所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉周期的二次方的比值都相等. (K只與中心天體質量M有關) 行星軌道視為圓處理,開三變成 (K只與中心天體質量M有關) 2、萬有引力定律:自然界中任何兩個物體都是相互吸引的,引力的大小跟這兩個物體質量的乘積成正比,跟它們距離的二次方成反比。 表達式: 適用于兩個質點(兩個天體)、一個質點和一個均勻球(衛星和地球)、兩個均勻球。 (質量均勻分布的球可以看作質量在球心的質點) 3、萬有引力定律的應用: (天體質量M, 衛星質量m,天體半徑R, 軌道半徑r,天體表面重力加速度g ,衛星運行向心加速度 ,衛星運行周期T) 兩種基本思路: 1.萬有引力=向心力 (一個天體繞另一個天體作圓周運動時,r=R+h ) G 人造地球衛星(只討論繞地球做勻速圓周運動的人造衛星r=R+h): ,r越大,v越小; ,r越大, 越小; ,r越大,T越大; ,r越大, 越小。 (1)用萬有引力定律求中心星球的質量和密度 求質量:①天體表面任意放一物體重力近似等于萬有引力:mg = G → ②當一個星球繞另一個星球做勻速圓周運動時,設中心星球質量為M,半徑為R,環繞星球質量為m,線速度為v,公轉周期為T,兩星球相距r,由萬有引力定律有: ,可得出中心天體的質量: 求密度 2.在天體表面任意放一物體重力近似等于萬有引力 (重力是萬有引力的一個分力) 地面物體的重力加速度:mg = G g = G ≈9.8m/s2 高空物體的重力加速度:mg = G g = G <9.8m/s2 3、萬有引力和重力的關系: 一般的星球都在不停地自轉,星球表面的物體隨星球自轉需要向心力,因此星球表面上的物體所受的萬有引力有兩個作用效果:一個是重力,一個是向心力。星球表面的物體所受的萬有引力的一個分力是重力,另一個分力是使該物體隨星球自轉所需的向心力 4、第一宇宙速度: ----在地球表面附近(軌道半徑可視為地球半徑)繞地球作圓周運動的衛星的線速度,在所有圓周運動的衛星中是最大的運行速度,是最小的發射速度. 衛星貼近地球表面飛行 地球表面任意放一物體 : = =7.9km/s 7.9×103m/s稱為第一宇宙速度;11.2×103m/s稱為第二宇宙速度;16.7×103m/s稱為第三宇宙速度。 4.近地衛星。近地衛星的軌道半徑r可以近似地認為等于地球半徑R,又因為地面附近 ,所以有 。它們分別是繞地球做勻速圓周運動的人造衛星的最大線速度和最小周期。 ⑶同步衛星。“同步”的含義就是和地球保持相對靜止(又叫靜止軌道衛星),所以其周期等于地球自轉周期,既T=24h,根據⑴可知其軌道半徑是唯一確定的,經過計算可求得同步衛星(三萬六千千米),而且該軌道必須在地球赤道的正上方,衛星的 通訊衛星(又稱同步衛星)相對于地面靜止不動,其圓軌道位于赤道上空運轉方向必須是由西向東。其周期與地球自轉周期相同(一天),其軌道半徑是一個定值。離地面的高度為h=3.6×107m≈5.6R地 5.衛星在發射時加速升高和返回減速的過程中,均發生超重現象,進入圓周運動軌道后,發生完全失重現象,一切在地面依靠重力才能完成的實驗都無法做 6.經典力學的局限性 牛頓運動定律只適用于解決宏觀、低速問題,不適用于高速運動問題,不適用于微觀世界。 GMm/r^2=mr(2π/t)^2=(mv^2)/r=(mv2π)/T =mrw^2 密度=3g/4πRG(R為該星球的半徑) mg=GMm/r^2 應用變式 求天體質量(以地球質量計算為例 ①知月球繞地球運動的周期T,半徑r 由GMm/r^2=mr(2π/t)^2 得,M=4(π^2)(r^3)/GT^2 ②知月球繞地球運動的線速度v和半徑r 由GMm/r^2=(mv^2)/r, 得M=(rv^2)/G ③知月球繞地球運動的限速的v和周期T 由GMm/r^2=(mv2π)/T 得M=(2πvr^2)/TG=(Tv^3)/2πG ④知地球的半徑r和地球表面的重力加速度g 由黃金代換(mg=GMm/r^2)知M=gr^2/G 做萬有引力的題目 也就是簡單的天體力學 記住公式是最基本的 許多題都是套公式的 非常簡單 要拿高分 看下面 下面說一下需要注意的 一. 建立兩種模型 確定研究對象的物理模型是解題的首要環節,運用萬有引力定律也不例外,無論是自然天體(如月球、地球、太陽),還是人造天體(如飛船、衛星、空間站),也不管它多么大,首先應把它們抽象為質點模型。人造天體直接看作質點;自然天體看作球體,質量則抽象為在其球心。這樣,它們之間的運動抽象為一個質點繞另一質點的勻速圓周運動。 二. 抓住兩條思路 無論物體所受的重力,還是天體的運動,都跟萬有引力存在著直接的因果關系,因此,萬有引力定律在這些問題中的應用十分廣泛。但解決問題的基本思路實質上只有兩條: 思路1:利用萬有引力等于重力的關系 即 思路2:利用萬有引力等于向心力的關系 即 式中a是向心加速度,根據問題的條件可以用來表示。 三. 分清三對概念 1. 重力和萬有引力 重力是由于地球的吸引而產生的,但它是萬有引力的一個分力。在地球表面上隨緯度的增大而增大。由于物體的重力和地球對該物體的萬有引力差別很小,一般可認為二者大小相等。即有,此時,這個式子稱為黃金代換。在解決天體運動問題時,若環繞中心星球質量M未知,可用該中心星體的半徑和其表面重力加速度來表示。 2. 隨地球自轉的向心加速度和環繞運行的向心加速度 放于地面上的物體隨地球自轉所需的向心力是地球對物體的引力和地面支持力的合力提供;而環繞地球運行的衛星所需的向心力完全由地球對其的引力提供,兩個向心力的數值相差很多。對應的計算方法也不同:物體隨地球自轉的向心加速度,T為地球的自轉周期;衛星繞地球環繞運行的向心加速度,式中M為地球質量,r為衛星與地心的距離。