力與運動ppt課件-資料下載頁
2025-05-06 12:05本頁面
【正文】 球心間距離 ． 距離的平方 三 、 天體問題分析 1． 一般情況下 ， 我們將天體的運動簡化為勻速圓周運動 ， 且軌道平面的圓心與環(huán)繞星球的中心重合 ， 天體運動的向心力由天體所受的萬有引力提供： ＝ mωv ＝ ma. 2． 天體運動的模型 (以人造地球衛(wèi)星為例 ) 當衛(wèi)星穩(wěn)定運行時 ， 軌道半徑 r 越大 ， 則衛(wèi)星環(huán)繞速v________、 角速度 ω______、 運行周期 T________、 所受萬有引力 ________、 其向心加速度 ________；同一圓周軌道內正常運行的所有衛(wèi)星的速度 、 角速度 、 周期 、 向心加速度均相等 ． 越小 越小 越大 越小 越小 3． 三種特殊衛(wèi)星 (1)近地衛(wèi)星：沿半徑約為地球半徑的軌道運行的地球衛(wèi)星 ． 其發(fā)射速度與環(huán)繞速度相等 ， 均等于第一宇宙速度 ， v＝ km/s. (2)同步衛(wèi)星：運行時相對于地面靜止 ， T＝ 24 h；同步衛(wèi)星只有一個運行軌道 ， 它一定位于赤道正上方 ， 且距地面高度為h≈ 104 km， 運行時的速率 v≈ km/s. (3)極地衛(wèi)星：指軌道經過地球南北極極點的衛(wèi)星 ， 偵察衛(wèi)星和氣象衛(wèi)星一般是極地衛(wèi)星 ． 要點熱點探究 ? 探究點一 萬有引力定律及其應用 (1)研究重力加速度 g隨離地面高度 h的變化情況：物體的重力近似為地球對物體的引力 ， 即 mg＝ 所以重力加速度 g＝ 可見 ， g隨 h的增大而減小 ． (2)求天體的質量和密度：通過某天體的衛(wèi)星的運動周期 T和軌道半徑 r就可以求出天體的質量 M；通過某天體表面的重力加速度 g和天體半徑 R也可以求出天體的質量 量自然就可以求天體密度 ． 天文學家發(fā)現了太陽系外的一顆行量 ， 這顆行星的體積是地球的 5倍 ， 質量是地球的 25倍 ． 已知某一近地衛(wèi)星繞地球運動的周期約為 ， 引力常量 G＝ 10－ 11 Nm2/kg2， 由此估算該行星的平均密度最接近為 ( ) A． 103 kg/m3 B． 103 kg/m3 C． 104 kg/m3 D． 104 kg/m3 例 1 變式題 D 【 解析 】 由近地衛(wèi)星萬有引力提供向心力可知 (R為地球半徑 )， 聯立可得： ρ＝ 解得地球的密度 ρ1≈ 103 kg/m3， 而該行星的體積是地球的 5倍 ， 質量是地球的 25倍 ， 則該行星的平均密度 ρ2＝ 5ρ1＝ 104kg/m3， 選項 D正確 ． ? 探究點二 人造地球衛(wèi)星 研究人造衛(wèi)星運動時 ， 我們進行了以下近似：地球是不動的 ， 衛(wèi)星以地球球心為圓心做勻速圓周運動；衛(wèi)星只受地球的萬有引力作用 ， 這個引力提供人造衛(wèi)星環(huán)繞地球做圓周運動的向心力 ． 其動力學方程為： 進而得到衛(wèi)星的線速度 、 角速度 、 加速度 、 周期和軌道半徑的關系： 【 點評 】 (1)理解好同步衛(wèi)星 (通訊衛(wèi)星 )、 近地衛(wèi)星 、 極地衛(wèi)星等概念 ， 有助于準確理解題意；根據題意畫出示意圖有助于迅速找出題目中所隱含的幾何關系 ． (2)對于衛(wèi)星變軌問題要特別注意以下結論的理解和應用： ① 衛(wèi)星由低空軌道進入高空軌道 ， 需要進行兩次點火 (向著運動的反方向噴出氣體 )加速 ，進入高空軌道后其運行線速度 、 角速度 、 動能均減小 ， 而軌道半徑 、 引力勢能 、 周期 、 總機械能均增大； ② 衛(wèi)星由高空軌道進入低空軌道的過程和變軌前后其運行參量變化規(guī)律與結論 ①剛好相反 ． ? 探究點三 宇宙探測問題 雙星和黑洞是宇宙探測問題中出現幾率較高的兩個話題 ． 1． 所謂 “ 雙星 ” 是兩顆相距較近 ， 它們之間的萬有引力對兩者運動都有顯著影響 ， 而其他天體的作用力影響可以忽略的特殊天體系統 ． 它們之所以沒有被強大的引力吸引到一起而保持距離 L不變 ， 是因為它們繞著共同 “ 中心 ” 以相同的角速度做勻速圓周運動 ， 它們之間的萬有引力提供它們做圓周運動的向心力 ． 2． “黑洞 ”是近代引力理論預言的一種特殊天體 ， 它的密度巨大 ， 以至于其脫離速度超過光速 ， 因此任何物體都不能脫離它的束縛 ， 即光子也不能射出 ． 已知物體從地球上的脫離速度(即第二宇宙速度 )是 v＝ 故一個質量為 M的天體 ， 若它是一個黑洞 ， 則其半徑 R應有：
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