高一物理天体运动.

高一物理天体的运动

一、考点探究：

1、星球表面的重力加速度；

2、天体质量、密度的求解计算问题；

3、天体瓦解问题；

4、线速度、角速度、周期、向心加速度（重力加速度）随半径（或高度）变化的关系型问题；

5、卫星发射、运行过程中的超重、失重问题；

6、第一宇宙速度的理解、推导问题；

7、同步卫星问题；

8、双星问题；

9、卫星的变轨 二、重点与难点：

1、开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨迹都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。

2、开普勒第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等。

3、开普勒第三定律：所有行星的轨迹的半长轴的立方跟它的公转周期的平方的比值都相等。

4、万有引力定律：宇宙间的一切物体都是互相吸引的，两个物体间的引力大小跟它们的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比；F=G

2

21r

m m ，式中G=6.67⨯1011

-N·m 2/kg 2。 5、万有引力定律的适用条件：质点、质量分布均匀的球体，或物体之间的距离远大于物体大小时。

6、万有引力的特点：任何客观存在有质量的物体之间都有万有引力；万有引力是一对作用力与反作用力；通常情况下万有引力很小，只有质量巨大的星球或天体附近的物体间才有实际的物理意义。

7、万有引力与重力的关系：地球表面物体所受万有引力可以分解成为物体的重力和物体随地球自转的向

心力；通常情况下，物体随地球自转的向心力很小，万有引力近似全部充当重力，即G 2r Mm

=mg 。 8、天体运动：天体的运动可以近似看作匀速圆周运动，万有引力充当向心力，即F 向= G 221r

m

m 。

9、人造地球卫星：分为普通卫星、近地卫星和同步卫星。

10、天体运动的运算：可应用公式G 2r

Mm =m r v 2=m 2

ωr=m 224T πr 计算天体的质量和密度，以及天体运动

的线速度、角速度、周期、轨道半径之间的关系。

11、第一宇宙速度：卫星沿地球表面绕地球飞行的速度；又叫环绕速度；是卫星做匀速圆周运动的最大速度；是物体成为人造卫星的最小发射速度；v=gr =7.9km/s 。

12、第二宇宙速度：脱离地球束缚的最小速度；v=11.2km/s 。 13、第三宇宙速度：脱离太阳束缚的最小速度；v=16.7km/s 。 三、考点梳理

1、基本方法：把天体运动近似看作圆周运动，它所需要的向心力由万有引力提供，

Ｇr v m r

Mm 22=＝ｍω２

ｒ＝ｍr T 224π

2、估算天体的质量和密度

由G 2r

Mm

＝ｍr T 224π得：Ｍ＝2324Gt r π．即只要测出环绕星体M 运转的一颗卫星运转的半径和周期，就

可以计算出中心天体的质量.由ρ＝V M ，Ｖ＝34πＲ３

得： ρ＝3

233R GT r π．R 为中心天体的星体半径。

特殊:当ｒ＝Ｒ时，即卫星绕天体M 表面运行时，ρ＝2

3GT π

(2003年高考)，由此可以测量天体的密度. 3、行星表面重力加速度、轨道重力加速度问题

表面重力加速度g 0,由

02

GMm mg R = 得：02GM

g R

= 轨道重力加速度g ，由

2()GMm mg R h =+ 得：

22

0()()GM R g g R h R h

==++ 4、卫星的绕行速度、角速度、周期与半径的关系

(1)由Ｇr v m r

Mm 2

2=得:ｖ＝r GM ；即轨道半径越大，绕行速度越小

(2)由Ｇ

2

r

Mm ＝ｍω２

ｒ得：ω＝3r GM ；即轨道半径越大，绕行角速度越小

(3)由2

224Mm G m r r T π=得：2T =.

5、地球同步卫星

所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，它的周期T ＝24h ．要使卫星同步，同步卫星只能

位于赤道正上方某一确定高度h 。由Ｇ2224()Mm m R h T

π=+（Ｒ＋ｈ）得： h R ==3.6×104ｋｍ=5.6Ｒ；Ｒ表示地球半径。

题型1：概念理解题。

1、关于日心说被人们所接受的原因是（ ）

A ．地球是围绕太阳运转的

B ．太阳总是从东边升起，从西边落下

C ．以地球为中心来研究天体的运动有很多无法解决的问题

D ．以太阳为中心，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变的简单了

2、苹果落向地球，而不是地球向上运动碰到苹果，发生这个现象的原因是（ ） A ．由于苹果质量小，对地球的引力小，而地球质量大，对苹果引力大造成的 B ．由于地球对苹果有引力，而苹果对地球无引力造成的

C ．苹果与地球间的引力是大小相等的，由于地球质量极大，不可能产生明显的加速度

D ．以上说法都不对

3、关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是（ ）

A ．第一宇宙速度又叫环绕速度

B ．第一宇宙速度又叫脱离速度

C ．第一宇宙速度跟地球的质量无关

D ．第一宇宙速度跟地球的半径无关

4、关于公式k T

R =23

中的常量k ，下列说法中正确的是（ ）

A ．k 值是一个与行星或卫星无关的常量

B ．k 值是一个与星球（中心天体）无关的常量

C ．k 值是一个与星球（中心天体）有关的常量

D ．对于所有星球（中心天体）的行星或卫星，k 值都相等

5、人造卫星在环绕地球做圆周运动时，卫星中物体处于失重状态是指（ ） A ．不受地球重力，而只受向心力的作用 B ．失重状态是指物体失去地球的重力作用 C ．对支持它的物体的压力或拉力为零 D ．受到地球引力和离心力的合力为零

6、为了估算一个天体的质量，需要知道绕该天体作匀速圆周运动的另一星球（或卫星）的条件是（ ） A ．质量和运行周期 B ．运转周期和轨道半径 C ．轨道半径和环绕速度 D ．环绕速度和运转周期

7、同步卫星是指相对于地面不动的人造卫星（ ）

A ．它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同的值

B ．它可以在地面上任一点的正下方，但离地心的距离是一定的

C ．它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的值

D ．它只能在赤道的正上方，切离地心的距离是一定的