高中物理天體運動(超經典)

1、1天體運動（經典版天體運動（經典版）一、開普勒運動定律一、開普勒運動定律1、開普勒第一定律：所有的行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點上2、開普勒第二定律：對于每一個行星而言，太陽和行星的連線在相等的時間內掃過的面積相等3、開普勒第三定律：所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉周期的二次方的比值都相等二、萬有引力定律二、萬有引力定律1、內容：宇宙間的一切物體都是互相吸引的，兩個物體間的引力大小，跟它們的質量的乘積成正比

2、，跟它們的距離的平方成反比2、公式：F＝G其中，稱為為有引力恒量。221rmm22111067.6kgmNG????3、適用條件：嚴格地說公式只適用于質點間的相互作用，當兩個物體間的距離遠遠大于物體本身的大小時，公式也可近似使用，但此時r應為兩物體重心間的距離注意：注意：萬有引力定律把地面上的運動與天體運動統(tǒng)一起來，是自然界中最普遍的規(guī)律之一，式中引力恒量G的物理意義：G在數(shù)值上等于質量均為1千克的兩個質點相距1米時相互作用的萬有引力4

3、、萬有引力與重力的關系：合力與分力的關系。三、衛(wèi)星的受力和繞行參數(shù)（角速度、周期與高度）三、衛(wèi)星的受力和繞行參數(shù)（角速度、周期與高度）1、由，得，∴當h↑，v↓????22mMvGmrhrh?????GMvrh??2、由G=mω2（rh），得ω=，∴當h↑，ω↓??2hrmM???3hrGM?3、由G，得T=∴當h↑，T↑??2hrmM???224mrhT?????GMhr324??注：注：（1）衛(wèi)星進入軌道前加速過程，衛(wèi)星上物體超重（

4、2）衛(wèi)星進入軌道后正常運轉時，衛(wèi)星上物體完全失重4、三種宇宙速度（1）第一宇宙速度（環(huán)繞速度）：v1=7.9kms，人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度。也是人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的最大速度。計算：在地面附近物體的重力近似地等于地球對物體的萬有引力，重力就是衛(wèi)星做圓周運動的向心力當r＞＞h時gh≈g所以v1＝=79103ms??21vmgmrh??gr第一宇宙速度是在地面附近（h＜＜r），衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的最大速度（2）第二宇宙速度

5、（脫離速度）：v2=11.2kms，使衛(wèi)星掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度（3）第三宇宙速度（逃逸速度）：v3=16.7kms，使衛(wèi)星掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度四、兩種常見的衛(wèi)星四、兩種常見的衛(wèi)星1、近地衛(wèi)星、近地衛(wèi)星近地衛(wèi)星的軌道半徑r可以近似地認為等于地球半徑R，其線速度大小為v1=7.9103ms；其周期為T=5.06103s=84min。它們分別是繞地球做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星的最大線速度和最小3（）A15天B25天C35天D

6、45天1、；2、C；3、D；4、B302218RTR（）【例】計算中心天體的質量、密度【例】計算中心天體的質量、密度1已知萬有引力常量G，地球半徑R，月球和地球之間的距離r，同步衛(wèi)星距地面的高度h，月球繞地球的運轉周期T1，地球的自轉周期T2，地球表面的重力加速度g。某同學根據以上條件，提出一種估算地球質量M的方法：同步衛(wèi)星繞地球作圓周運動，由得hTmhMmG2222??????????23224GThM??⑴判斷以上結果是否正確，并說

7、明理由。如不正確，給出正確的解法和結果。⑵請根據已知條件再提出兩種估算地球質量的方法并解得結果。2宇航員站在某一星球表面某高處，沿水平方向拋出一小球。經過時間t，小球落到星球表面，測得拋出點與落地點之間的距離為L。若拋出時的初速度增大到2倍，則拋出點與落地點之間的距離為L。已知兩落地點在同一水平面上，該星球的半徑為R，萬有引3力常數(shù)為G。求該星球質量M。32003年10月16日北京時間6時34分，中國首次載人航天飛行任務獲得圓滿成功。據

8、報道，中國首位航天員楊利偉乘坐的“神舟”五號載人飛船，于北京時間十月十五日九時，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征二號F”型運載火箭發(fā)射升空。此后，飛船按照預定軌道環(huán)繞地球十四圈，在太空飛行約二十一小時，若其運動可近似認為是勻速圓周運動，飛船距地面高度約為340千米，已知萬有引力常量為G=6.6710－11牛米2千克2，地球半徑約為6400千米，且地球可視為均勻球體，則試根據以上條件估算地球的密度。（結果保留1位有效數(shù)學）4中子星是恒星演化過程