万有引力和人造地球卫星.ppt

万有引力.人造卫星,2005届高三物理第一轮复习,鲁迅中学余永国,高考诠释21、万有引力定律的应用人造地球卫星的运动（限于圆轨道）22、宇宙速度,知识梳理.万有引力和重力的关系.人造卫星.宇宙速度.同步卫星.双星模型.黑洞,A.万有引力和重力的关系,1、地球上物体说明:忽略天体自转的影响重力：重力加速度：.人造地球卫星万有引力（重力）全部用来提供向心力。,F万GF向,例.地球上空一宇宙飞船沿地球半径方向以5m/s2的加速度匀加速离地心而去，飞船中某宇航员质量为48kg，他在此时的视重为270N。已知地球的半径为6400km，求飞船此时离地面的高度。,例、有一个球形天体，其自转周期为T，在它两极处，用弹簧秤称得某物体重为P，在它的赤道处，称得该物体重为0.9P，万有引力恒量为G。求该天体的平均密度,例3、地球赤道上的物体重力加速度为g，物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a，要使赤道上的物体“飘”起来，则地球的转速应为原来的：,1.动力学特征：近似地看成是匀速圆周运动所需的向心力由万有引力提供2、天体质量M、密度的估算：(1)测出卫星围绕天体做匀速圆周运动的半径r和周期T。,B.天体运动,()测出天体表面g及R,例.为了测量某一被新发现的行星的半径和质量，一艘宇宙飞船飞近它的表面进行实验。飞船在引力作用下进入该行星表面的圆形轨道，在绕行中做了第一次测量。绕行数圈后，着陆在该行星上，并进行了第二次测量。依据测量的数据，就可以求出该星球的半径和星球的质量。已知万有引力恒量为G。飞船上备有以下实验器材A.一只精确秒表B.一个已知质量为m的物体C.一个弹簧秤D.一台天平（附砝码）请根据题意回答以下问题：（1）第一次测量所选用的实验器材为_测量的物理量是_（2）第二次测量所选用的实验器材为_测量的物理量是_（3）试推导出行星的半径、质量的表达式。（用已知量和测出的物理量表示）,c.卫星的运动,.卫星轨道设置人造地球卫星的圆心必须和地心重合.运动量GMm/R2=ma=mV2/R=m(2/T)2R=m2R,例:某同学欲通过Internet网查询“神舟”五号飞船绕地球运行的相关科技数据，从而将其与地球同步卫星进行比较他了解到“神舟”五号在圆周轨道运转一周的时间小于24小时由此分析()A“神舟”五号圆周轨道上运行速率比地球同步卫星小B“神舟”五号圆周轨道上的运行角速度比地球同步卫星小C“神舟”五号在圆周轨道上运行时离地面高度比地球同步卫星高D“神舟”五号运行的向心加速度比地球同步卫星大,.人造卫星的发射宇宙速度第一宇宙速度卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动必须具有的速度,第二宇宙速度：v=11.2km/s脱离地球束缚最小发射速度第三宇宙速度：v=16.7km/s脱离太阳束缚最小发射速度,说明.最小发射速度最大运行速度,例、在某星球上以速度v0竖直上抛一物体,经过时间t,物体落回抛出点.如将物体沿该星球赤道切线方向抛出,要使物体不再落回星球表面,抛出的初速至少应为_(已知星球半径为R,不考虑星球自转)。,例地球同步卫星的发射一般是采用“三步走”来实施的：首先利用大推力火箭把卫星送入近地圆轨道I；经过调整后，启动所携带的推进器一段时间，使卫星进入椭圆转移轨道；再经调整后，在椭圆轨道的远地点再次利用推进器，使卫星进入地球同步轨道，轨道情景如图所示（1）比较卫星I、运动经过A点的加速度a、a，并简要说明理由.（推进器不在工作状态时）答：aa理由：（2）比较卫星沿轨道和运动经过B点时速度和的大小关系（3）已知地球半径R=6.4106m，地面处重力加速度同步卫星的周期T=8.64104s。利用以上数据求出卫星在同步轨道上的运动速度（结果保留一位有效数字）,.卫星的变轨,例、宇宙飞船要与轨道空间站对接，飞船为了追上轨道空间站。A.只能从较低轨道上加速B.只能从较高轨道上加速C.只能从与空间站同一高度轨道上加速D.无论在什么轨道上,只要加速就行,.卫星的回收,例、人造地球卫星沿圆形轨道运转，由于大气层的阻力影响，使得卫星的运行高度逐渐降低，则卫星的A.动能逐渐增大，势能逐渐减小，总机械能保持不变B.动能逐渐减小，势能逐渐增大，总机械能保持不变C.动能逐渐增大，势能逐渐减小，总机械能逐渐减小D.动能逐渐减小，势能逐渐增大，总机械能逐渐增大,、卫星的“超重”与“失重”“超重”：卫星进入轨道前加速过程，卫星的回收时减速过程卫星上物体“超重”。此种情况与“升降机”中物体超重相同。“失重”：卫星进入轨道后，正常运转时，卫星上物体完全“失重”（因为重力提供向心力）。因此，在卫星上的仪器，凡是制造原因与重力有关的均不能使用。,.地球同步卫星,同步卫星的四定1.轨道平面：而同步卫星一定位于赤道的正上方2.周期：地球同步卫星的运转周期T24h3轨道半径：轨道半径为r=6.6R.其离地面高度也一定的5.64.线速度：地球同步卫星的线速度大小为v=3.08103m/s，为定值，绕行方向与地球自转方向相同,我国发射的风云一号气象卫星是极地卫星，卫星飞过两极上空，其轨道平面与道平面垂直，周期为12h；我国发射的风云二号气象卫星是地球同步卫星，周期是24h，由此可知，两颗卫星相比A、风云一号气象卫星距地面较近B、风云一号气象卫星覆盖面较大C、风云一号气象卫星的运动速度较大D、风云一号气象卫星的运动速度较小,例1、已知地球的半径R6.4106m，地面的重力加速度g10m/s2，第一宇宙速度v7.9103m/s，月球与地球相距r3.8108m，月球绕地球一周T648h。为了快速估算地球同步卫星离地面的高度H，可选用上列的数据是（只填该数据物理量的符号），估算的关系式是H，H的大小为m。（结果只保留两位有效数字）,例a、b为地球上的物体，a处于北纬400，b在赤道上，c、d为地球卫星，c、d轨道都处在赤道平面上，c为近地卫星，d为同步卫星。关于的T、a向、g、v正确的判断是：A、Ta=Tb=Tc=TdB、aaab，acadC、gb=gc，abacD、vavb，vd=vc,例、用m表示地球同步通信卫星的质量、h表示卫星离地面的高度、M表示地球的质量、R0表示地球的半径、g0表示地球表面处的重力加速度、T0表示地球自转的周期、0表示地球自转的角速度，则：（1）地球同步通信卫星的环绕速度v为,(2）地球同步卫星所受的地球对它的万有引力F,例1、两个星球组成双星，它们在相互之间的万有引力作用下，绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两星中心距离为R，其运动周期为T，求两星的总质量。,D.双星,E.黑洞,特点:黑洞的质量极大,所以它的引力极强.它不断吸引周围的其他宇宙物质,甚至连光也无法逃脱它的引力.,例1、设黑洞的质量为M,引力恒量为G,光的速度是C,请您运用中学物理知识估算黑洞的半径是多少？,例1、“黑洞”是爱因斯坦的广义相对论中预言的一种特殊天体，它的密度极大，对周围的物质（包括光子）有极强的吸引力。根据爱因斯坦理论，光子是有质量的，光子到达黑洞表面时也将被吸入。最多恰能绕黑洞表面做圆周运动，根据天文观测，银河系中心可能有一个黑洞，距该可能黑61012m远的星体正以2.0106m/s的速度绕它旋转，据此估算该可能黑洞的最大半径R是多少？（保留一位有效数字）,