高三物理萬有引力定律-資料下載頁
2024-11-10 22:57本頁面
【導(dǎo)讀】第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力定律。1．運(yùn)動(dòng)的合成和分解Ⅰ。2．曲線運(yùn)動(dòng)中質(zhì)點(diǎn)的速度沿軌道的切線方向，且。4．勻速率圓周運(yùn)動(dòng)，線速度和角速度，周期，圓。周運(yùn)動(dòng)的向心加速度a=/RⅡ。5．萬有引力定律及其應(yīng)用，人造地球衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)。Ⅰ對(duì)所列知識(shí)要知道其內(nèi)容及含義，并能在有關(guān)問題中識(shí)。Ⅱ?qū)λ兄R(shí)要理解其確切含義及與其他知識(shí)的聯(lián)系；能夠進(jìn)行敘述和解釋，并能在實(shí)際問題的分析、綜合、推理。和判斷等過程中運(yùn)用。條件：F合與初速v0. 方向）跟它的速度方向不在同一直。F合x與v在一直線上，改變。共同作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，若突然。撤去F2，則該物體(). F2反方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。方向不變）時(shí)，物體作勻變速曲線運(yùn)。動(dòng)，如平拋運(yùn)動(dòng)。⑵物體受到的合力大小恒定而方向總。遵循平行四邊形定則。，叫運(yùn)動(dòng)的分解，解題時(shí)應(yīng)按實(shí)。際“效果”分解，或正交分解.各個(gè)分運(yùn)動(dòng)獨(dú)立進(jìn)行，互不影響.決定的，這是處理復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的力和運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)
【正文】 （ 3）人造衛(wèi)星、宇宙速度： ① 地球同步衛(wèi)星 ，不可能在與赤道平行的其他平面上 . b. 地球同步衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同 . ,其軌道半徑為r= 104 km v=ω0r= 103 m/s，為定值，繞行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同 . ② 三種宇宙速度 (環(huán)繞速度 )： v1=，是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，是繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)中的最大速度 . (脫離速度 )： v2=，使物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度 . (逃逸速度 )： v3=，使物體掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度 . 2020/12/16 56 課堂練習(xí)： 發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道 1，然后經(jīng)點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道 2運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道 3，軌道 2相切于 Q點(diǎn)，軌道 3相切于 P點(diǎn)，如圖 20所示。則在衛(wèi)星分別在 3軌道上正常運(yùn)行時(shí)，以下說法正確的是： A、衛(wèi)星在軌道 3上的速率大于 在軌道 1上的速率。 B、衛(wèi)星在軌道 3上的角速度小 于在軌道 1上的角速度。 C、衛(wèi)星在軌道 1上經(jīng)過 Q點(diǎn)時(shí)的 加速度大于它在軌道 2 上經(jīng)過 Q點(diǎn)時(shí)的加速度。 D、衛(wèi)星在軌道 2上經(jīng)過 P點(diǎn)時(shí)的 加速度等于它在軌道 3上經(jīng)過 P點(diǎn)時(shí)的加速度。 P Q 1 2 3 圖 20 2020/12/16 57 一顆正在繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的人造衛(wèi)星，由于受到阻力作用則將會(huì)出現(xiàn)： A、速度變?。? B、動(dòng)能增大； C、角速度變小； D、半徑變大。 如圖 21所示， a、 b、 c是在地球大氣層外圓形軌道上運(yùn)動(dòng)的 3顆衛(wèi)星，下列說法正確的是： A． b、 c的線速度大小相等，且大于 a的線速度； B． b、 c的向心加速度大小相等，且大于 a的向心加速度； C． c加速可追上同一軌道上的 b， b減速可等候同一軌道上的 c； D． a衛(wèi)星由于某原因，軌道半徑緩慢減小，其線速度將增大 b a c 地球 圖 21 2020/12/16 58 【 例 3】 用 m表示地球通訊衛(wèi)星（同步衛(wèi)星）的質(zhì)量， h表示它離地面的高度， R0表示地球的半徑， g0表示地球表面處的重力加速度， ω0表示地球自轉(zhuǎn)的角速度，則通訊衛(wèi)星所受地球?qū)λ娜f有引力的大小 0 m2 m2 20020)( hRgR?3 0020 ??gR【 例 4】 可發(fā)射一顆人造衛(wèi)星，使其圓軌道滿足下列條件（ ） A、與地球表面上某一緯度線（非赤道）是共面的同心圓 B、與地球表面上某一經(jīng)度線是共面的同心圓 C、與地球表面上的赤道線是共面同心圓 ,且衛(wèi)星相對(duì)地面是運(yùn)動(dòng)的 D、與地球表面上的赤道線是共面同心圓 ,且衛(wèi)星相對(duì)地面是靜止的 2020/12/16 59 【 例 5】 在地球（看作質(zhì)量均勻分布的球體）上空有許多同步衛(wèi)星，下面說法中正確的是（ ） A．它們的質(zhì)量可能不同 B．它們的速度可能不同 C．它們的向心加速度可能不同 D．它們離地心的距離可能不同 【 例 6】 地球同步衛(wèi)星到地心的距離 r可由 求出，已知式中 a的單位是 m， b的單位是 s， c的單位是 m/s2，則：( ) A． a是地球半徑， b是地球自轉(zhuǎn)的周期， C是地球表面處的重力加速度； B． a是地球半徑。 b是同步衛(wèi)星繞地心運(yùn)動(dòng)的周期， C是同步衛(wèi)星的加速度； C． a是赤道周長(zhǎng)， b是地球自轉(zhuǎn)周期， C是同步衛(wèi)星的加速度 D． a是地球半徑， b是同步衛(wèi)星繞地心運(yùn)動(dòng)的周期， C是地球表面處的重力加速度。 22234?cbar ?2020/12/16 60 【 例 7】 根據(jù)觀察，在土星外層有一個(gè)環(huán)，為了判斷環(huán)是土星的連續(xù)物還是小衛(wèi)星群?？蓽y(cè)出環(huán)中各層的線速度 V與該層到土星中心的距離 R之間的關(guān)系。下列判斷正確的是： A、若 V與 R成正比，則環(huán)為連續(xù)物； B、若 V2與 R成正比，則環(huán)為小衛(wèi)星群； C、若 V與 R成反比，則環(huán)為連續(xù)物； D、若 V2與 R成反比，則環(huán)為小衛(wèi)星群。 2020/12/16 61 （ 4）雙星問題： 【 例 8】 兩個(gè)星球組成雙星，它們?cè)谙嗷ブg的萬有引力作用下，繞連線上某點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)測(cè)得兩星中心距離為 R，其運(yùn)動(dòng)周期為 T，求兩星的總質(zhì)量。 （ 5）黑洞 【 例 9】 1997年 8月 26日在日本舉行的國(guó)際學(xué)術(shù)大會(huì)上，德國(guó) Max Planck學(xué)會(huì)的一個(gè)研究組宣布了他們的研究成果：銀河系的中心可能存在大黑洞，他們的根據(jù)是用口徑為進(jìn)行近六年的觀測(cè)所得的數(shù)據(jù)。他們發(fā)現(xiàn)，距離銀河系中約 60億千米的星體正以 2020km/s的速度圍繞銀河系中心旋轉(zhuǎn)。根據(jù)上面數(shù)據(jù)，試在經(jīng)典力學(xué)的范圍內(nèi)（見提示 2）通過計(jì)算確認(rèn)，如果銀河系中心確實(shí)存在黑洞的話，其最大半徑是多少？（引力常數(shù)是 G＝ 10－ 11Nm2kg－ 2） 2020/12/16 62 （ 6）綜合 【 例 10】 地球質(zhì)量為 M，半徑為 R，自轉(zhuǎn)角速度為 ω。萬有引力恒量為 G，如果規(guī)定物體在離地球無窮遠(yuǎn)處勢(shì)能為 0，則質(zhì)量為 m的物體離地心距離為 r時(shí)，具有的萬有引力勢(shì)能可表示為 。 國(guó)際空間站是迄今世界上最大的航天工程，它是在地球大氣層上空繞地球飛行的一個(gè)巨大人造天體，可供宇航員在其上居住和科學(xué)實(shí)驗(yàn)。設(shè)空間站離地面高度為 h，如果雜該空間站上直接發(fā)射一顆質(zhì)量為 m的小衛(wèi)星，使其能到達(dá)地球同步衛(wèi)星軌道并能在軌道上正常運(yùn)行，由該衛(wèi)星在離開空間站時(shí)必須具有多大的動(dòng)能？ rMmGEp ??
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