高中物理:万有引力与航天基础知识点
高一物理必修二第六章《万有引力与航天》知识点总结
万有引力与航天知识点总结一、人类认识天体运动的历史1、“地心说”的内容及代表人物: 托勒密 (欧多克斯、亚里士多德)2、“日心说”的内容及代表人物: 哥白尼 (布鲁诺被烧死、伽利略) 二、开普勒行星运动定律的内容开普勒第二定律:v v >远近开普勒第三定律:K —与中心天体质量有关,与环绕星体无关的物理量;必须是同一中心天体的星体才可以列比例,太阳系:333222===......a a a T T T 水火地地水火 三、万有引力定律1、内容及其推导:应用了开普勒第三定律、牛顿第二定律、牛顿第三定律。
K T R =23 ① r T m F 224π= ② 22π4=r m K F 2m F r ∝ F F '= ③ 2r M F ∝' 2r Mm F ∝ 2r MmG F =2、表达式:221rm m GF = 3、内容:自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的方向在它们的连线上,引力的大小与物体的质量m1,m2的乘积成正比,与它们之间的距离r 的二次方成反比。
4.引力常量:G=6.67×10-11N/m 2/kg 2,牛顿发现万有引力定律后的100多年里,卡文迪许在实验室里用扭秤实验测出。
5、适用条件:①适用于两个质点间的万有引力大小的计算。
②对于质量分布均匀的球体,公式中的r 就是它们球心之间的距离。
③一个均匀球体与球外一个质点的万有引力也适用,其中r 为球心到质点间的距离。
④两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时,公式也近似的适用,其中r 为两物体质心间的距离。
6、推导:2224mM G m R R T π= ⇒ 3224R GMT π=四、万有引力定律的两个重要推论1、在匀质球层的空腔内任意位置处,质点受到地壳万有引力的合力为零。
2、在匀质球体内部距离球心r 处,质点受到的万有引力就等于半径为r 的球体的引力。
五、黄金代换六、 双星系统两颗质量可以相比的恒星相互绕着旋转的现象,叫双星。
高一物理必修二第六章《万有引力与航天》知识点总结
万有引力与航天知识点总结一、人类认识天体运动的历史1、“地心说”的内容及代表人物:托勒密(欧多克斯、亚里士多德)2、“日心说”的内容及代表人物:哥白尼(布鲁诺被烧死、伽利略)二、开普勒行星运动定律的内容开普勒第二定律:开普勒第三定律:K—与中心天体质量有关,与环绕星体无关的物理量;必须是同一中心天体的星体才可以列比例,太阳系:三、万有引力定律1、内容及其推导:应用了开普勒第三定律、牛顿第二定律、牛顿第三定律。
①②③2、表达式:3、内容:自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的方向在它们的连线上,引力的大小与物体的质量m1,m2的乘积成正比,与它们之间的距离r的二次方成反比。
4.引力常量:G=6.67×10-11N/m2/kg2,牛顿发现万有引力定律后的100多年里,卡文迪许在实验室里用扭秤实验测出。
5、适用条件:①适用于两个质点间的万有引力大小的计算。
②对于质量分布均匀的球体,公式中的r就是它们球心之间的距离。
③一个均匀球体与球外一个质点的万有引力也适用,其中r为球心到质点间的距离。
④两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时,公式也近似的适用,其中r为两物体质心间的距离。
6、推导:四、万有引力定律的两个重要推论1、在匀质球层的空腔内任意位置处,质点受到地壳万有引力的合力为零。
2、在匀质球体内部距离球心r处,质点受到的万有引力就等于半径为r的球体的引力。
五、黄金代换若已知星球表面的重力加速度g和星球半径R,忽略自转的影响,则星球对物体的万有引力等于物体的重力,有所以其中是在有关计算中常用到的一个替换关系,被称为黄金替换。
导出:对于同一中心天体附近空间内有,即:环绕星体做圆周运动的向心加速度就是该点的重力加速度。
六、双星系统两颗质量可以相比的恒星相互绕着旋转的现象,叫双星。
设双星的两子星的质量分别为M1和M2,相距L,M1和M2的线速度分别为v1和v2,角速度分别为ω1和ω2,由万有引力定律和牛顿第二定律得:M1:M2:相同的有:周期,角速度,向心力,因为,所以轨道半径之比与双星质量之比相反:线速度之比与质量比相反:七、宇宙航行:1、卫星分类:侦察卫星、通讯卫星、导航卫星、气象卫星……3、卫星轨道:可以是圆轨道,也可以是椭圆轨道。
万有引力与航天知识点
万有引力与航天知识点(第一篇:万有引力)1. 万有引力的发现历程在17世纪,爱尔兰的天文学家牛顿通过观测行星运动,发现了万有引力定律。
他认为行星之间存在着相互吸引的力量,并且根据它们之间的质量和距离,可以计算出这种引力的大小。
牛顿的万有引力定律被公认为现代物理学史上最重要的成就之一。
2. 万有引力的表达方式万有引力的表达方式是:F =G * (m1 * m2) / r^2其中,F代表两个物体之间的引力,m1和m2分别代表这两个物体的质量,r代表它们之间的距离。
G被称为万有引力常数,它是一个恒定值。
3. 万有引力的应用万有引力广泛应用于各个领域,例如航天科技、机械工程等。
在航天科技中,万有引力是一个非常重要的概念。
它帮助我们理解行星、卫星、宇宙空间中的物体相互作用。
在机械工程中,万有引力有助于我们设计和制造机械或者设备,使其能够承受某些力量或重力。
4. 万有引力对航天的影响万有引力对航天有深远的影响。
在航天器的发射和载荷的计算中,万有引力是一个非常重要的因素。
在飞行中,航天器需要考虑地球和其他天体之间的吸引力。
如果没有万有引力,我们将无法精确地计算空间飞行器的轨道。
5. 万有引力的研究进展随着科技的不断进步和技术的不断发展,对万有引力的研究也越来越深入。
例如,科学家们正在研究越来越微小的物体之间的相互作用,以及在微重力环境中的行星运动。
总之,万有引力是宇宙中最基本的力之一。
它深刻影响了我们对行星和宇宙的理解,对航天科技的发展也产生了重要影响。
在未来的研究中,科学家们将继续深入研究它的影响和应用。
(第二篇:航天知识点)1. 轨道轨道是一个天体围绕中心天体运动的路径。
根据天体所处的位置和其运动的方式,轨道可以分为不同的类型,例如环绕地球的低轨道、高轨道、近地轨道、远地轨道等。
2. 空间垃圾空间垃圾是指在太空中无法使用、已经失效或丢失控制的物体,包括航天器部件、残骸、废料等等。
空间垃圾的数量是一个非常严重的问题,它可能导致卫星或者航天器碰撞,对太空探索造成极大的危害。
万有引力与航天学习知识点
万有引力与航天一、 开普勒行星运动定律理解:( 1)k 是与太阳质量相关而与行星没关的常量. 因为行星的椭圆轨道都跟圆近似,在近似的计算中,能够以为行星都是以太阳为圆心做匀速圆周运动,在这类状况下,a 可代表轨道半径.(2) 开普勒第三定律不单合用于行星,也合用于卫星,只可是此时 a 3 /T 2 = k ′,比值 k ′是由行星的质量所决定的另一常量,与卫星没关. 二、万有引力定律(一).内容:自然界中任何两个物体都互相吸引,引力的方向在它们的连线上,引力的大小与物体的质量 12m 和 m 的乘积成正比,与它们之间距离 r 的二次方成反比. (二) .公式:此中 G=6.67× 10-11 N · m 2/kg 2, 叫做引力常量FG m 1m2 ,体间的距离远远大于物体自己的大小时,物体可视为(三).公式合用条件:此公式合用于质点间的互相作用.当两物r 2r 是两球心间的距离.一个平均球体与球外一个质点间的万有引力也合用,此中 r 为球心质 点.平均的球体可视为质点, 到质点间的距离.(四) . 万有引力定律的运用1.解决天体 ( 卫星 ) 运动问题的基本思路(1) 把天体 ( 或人造卫星 ) 的运动当作是匀速圆周运动,其所需向心力由万有引力供给,关系式:F=Mm v 2 2m 2 r 4 π(2) G 2 m m 2 r ,mg = 2在地球表面或地面邻近的物r 体所受的r 重力等于地球对物T 体的引力,即, gR = GM .2.天体质量和密度的计算(1) 利用天体表面的重力加快度 g 和天体半径 R . 因为 =mg ,故天体质量 M = ,天体密度 ρ =(2) 经过察看卫星绕天体做匀速圆周运动的周期T ,轨道半径 r .①由万有引力等于向心力,即 得出中心天体质量M =②若已知天体的半径 R ,则天体的密度③若天体的卫星在天体表面邻近围绕天体运动,可以为其轨道半径r 等于天体半径R,则天体密度ρ =可见,只需测出卫星围绕天体表面运动的周期T,便可估量出中心天体的密度.不考虑天体自转,对在任何天体表面的物体都能够以为 mg=,进而得出 GM=gR2(往常称为黄金代换),此中 M为该天体的质量, R为该天体的半径, g 为相应天体表面的重力加快度.三、三种宇宙速度1.三种宇宙速度均指的是发射速度,不可以理解为运转速度.2.第一宇宙速度既是最小发射速度,又是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运转速度.四、对于地球同步卫星的五个“必定”1.轨道平面必定:轨道平面与赤道平面共面.(即卫星在赤道正上方)2.周期必定:与地球自转周期相同,即T=24h.3.角速度必定:与地球自转的角速度相同.4.高度必定:由同步卫星离地面的高度h=≈3.6 ×10 7 m.5.速率必定:v=≈3.1×103m/s.五、卫星的各物理量随轨道半径变化二变化的规律及卫星的变轨问题1.卫星的各物理量随轨道半径变化而变化的规律2.卫星的稳固运转与变轨运转剖析(1) 圆轨道上的稳固运转:若卫星所受万有引力等于做匀速圆周运动的向心力,将保持匀速圆周运动,即F=Mm v 22(2) 变轨运转剖析m 2r4 πGr 2mm2 r,rT当卫星因为某种原由速度忽然改变时 ( 开启或封闭发动机或空气阻力作用) ,万有引力就不再等于向心力,卫星将做变轨运动①卫星的速度 v 增大时,所需向心力 M v 2/r增大,即万有引力不足以供给向心力,卫星将做离心运动,离开本来的圆轨道,轨道半径变大.但卫星一旦进入新的轨道运转,由v = 知其运转速度要减小,但重力势能、机械能均增添.②当卫星的速度 v 减小时,所需向心力mv 2/r 减小,即万有引力大于卫星所需的向心力,所以卫星将做近心运动,相同会离开本来的圆轨道,轨道半径变小.卫星进入新轨道运转时,由v =知运转速度将增大,但重力势能、机械能均减少 ( 卫星的发射和回收就是利用了这一原理 )a 、 v 、ω 、 T 均与卫星的质量没关,只由轨道半径r 和中心天体质量共同决定.六、经典时空观和相对论时空观 1.经典时空观(1) 在经典力学中,物体的质量是不随速度的改变而改变的.(2) 在经典力学中,同一物理过程发生的位移和对应时间的丈量结果在不一样的参照系中是相同的.2.相对论时空观(1) 在狭义相对论中,物体的质量要随物体运动速度的增大而增大,用公式表示为m =.(2) 在狭义相对论中,同一物理过程发生的位移和对应时间的丈量结果在不一样的参照系中是不一样的.。
必修二万有引力与航天知识点总结完整版
第六章 万有引力与航天知识点总结一. 万有引力定律:①容:自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的大小与物体的质量1m 和2m 的乘积成正比,与它们之间的距离r 的二次方成反比。
即: 其中G =6. 67×10-11N ·m 2/kg 2 ②适用条件(Ⅰ)可看成质点的两物体间,r 为两个物体质心间的距离。
(Ⅱ)质量分布均匀的两球体间,r 为两个球体球心间的距离。
③运用(1)万有引力与重力的关系:重力是万有引力的一个分力,一般情况下,可认为重力和万有引力相等。
忽略地球自转可得: 二. 重力和地球的万有引力: 1. 地球对其表面物体的万有引力产生两个效果:(1)物体随地球自转的向心力:F 向=m ·R ·(2π/T 0)2,很小。
由于纬度的变化,物体做圆周运动的向心力不断变化,因而表面物体的重力随纬度的变化而变化。
(2)重力约等于万有引力:在赤道处:mg F F +=向,所以R m RGMm F F mg 22自向ω-=-=,因地球自转角速度很小,R m RGMm 22自ω>>,所以2R GM g =。
地球表面的物体所受到的向心力f 的大小不超过重力的0. 35%,因此在计算中可以认为万有引力和重力大小相等。
如果有些星球的自转角速度非常大,那么万有引力的向心力分力就会很大,重力就相应减小,就不能再认为重力等于万有引力了。
如果星球自转速度相当大,使得在它赤道上的物体所受的万有引力恰好等于该物体随星球自转所需要的向心力,那么这个星球就处于自行崩溃的临界状态了。
在地球的同一纬度处,g 随物体离地面高度的增大而减小,即21)('h R Gm g +=。
强调:g =G ·M /R 2不仅适用于地球表面,还适用于其它星球表面。
2. 绕地球运动的物体所受地球的万有引力充当圆周运动的向心力,万有引力、向心力、重力三力合一。
即:G ·M ·m /R 2=m ·a 向=mg ∴g =a 向=G ·M /R 2122m m F Gr =2R Mm Gmg =一、人类认识天体运动的历史1、“地心说”的容及代表人物: 托勒密 (欧多克斯、亚里士多德)2、“日心说”的容及代表人物: 哥白尼 (布鲁诺被烧死、伽利略)二、开普勒行星运动定律的容推论:开普勒第二定律:v v >远近开普勒第三定律:K —与中心天体质量有关,与环绕星体无关的物理量;必须是同一中心天体的环绕星体才可以列比例,太阳系: 333222===......a a a T T T 水火地地水火a---半长轴或半径,T---公转周期 三、万有引力定律1、容及其推导:应用了开普勒第三定律、牛顿第二定律、牛顿第三定律。
高中物理必修第六章万有引力与航天基础知识
高中物理必修第六章万有引力与航天基础知识一,行星的运动1,开普勒三个定律(1),开普勒第一定律:所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳在椭圆的一个焦点上。
(2),开普勒第二定律:对于任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
(3),开普勒第三定律:所有行星轨道半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。
a3/T2=K2,人类对行星运动规律的认识:人类对行星的运动规律的认识经历了从地心说到日心说的过程。
开始托勒密提出了地心说,后来哥白尼推翻地心说,提出了日心说。
最后开普勒运用他的数学天才,研究了第谷的观测结果总结出了开普勒三个定律。
开普勒三个定律蕴含着重要的物理规律万有引力定律。
二,万有引力定律1,万有引力定律的推导:行星绕太阳的轨道十分接近圆,行星以太阳为圆心做匀速圆周运动,向心力为F=mu2/r 线速度、半径、公转周期关系为υ=2 π r\T,所以F=4π2 mr/T2根据开铺勒第三定律T2=r3/K 所以F=4π2km/r2,也就是F∝m/r2 ,因为力的作用是相互的,行星对太阳的引力F1∝M/r2,M为太阳质量,又因 F=F1,所以 F∝Mm/ r2, 设比例系数为G,则 F=GMm/ r2, 。
2,英国物理学家卡文迪许在实验室通过对几个铅球之间的引力的测量,得出G=6.67×10-11N•m2/Kg2.3,万有引力定律;自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的方向在它们的连线上,引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比,与它们之间的距离的二次方成反比。
F=Gm1m2/r2 G=6.67×10-11Nm2/Kg24,万有引力定律应用(1),测地球质量M=gR2/G(2),测天体质量M=4 π2r3/GT2(3),万有引力定律预言了海王星的存在,并在1846年发现了它。
三,三个宇宙速度1,第一宇宙速度(物体在地球表面绕地球做圆周运动的速度):u1=7.9Km/s2,第二宇宙速度(物体脱离地球,永远离开地球的速度):u2=11.2Km/s3,第三宇宙速度(物体挣脱太阳引力,飞离太阳系的速度):u3=16.7Km/s四,经典力学的局限性1,经典力学适用于弱引力场中的宏观物体的低速(u«c)运动。
物理万有引力与航天重点知识归纳
万有引力与航天重点知识归纳考点一、万有引力定律 1. 开普勒行星运动定律 (1) 第一定律(轨道定律):所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上。
(2) 第二定律(面积定律):对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积。
(3) 第三定律(周期定律):所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期二次方的比值都相等,表达式:k Ta =23。
其中k 值与太阳有关,与行星无关。
中学阶段对天体运动的处理办法:①把椭圆近似为园,太阳在圆心;②认为v 与ω不变,行星或卫星做匀速圆周运动; ③k TR =23,R ——轨道半径。
2. 万有引力定律 (1) 内容:万有引力F 与m 1m 2成正比,与r 2成反比。
(2) 公式:221rm m G F =,G 叫万有引力常量,2211/1067.6kg m N G ⋅⨯=-。
(3) 适用条件:①严格条件为两个质点;②两个质量分布均匀的球体,r 指两球心间的距离;③一个均匀球体和球外一个质点,r 指质点到球心间的距离。
(4) 两个物体间的万有引力也遵循牛顿第三定律。
3. 万有引力与重力的关系(1) 万有引力对物体的作用效果可以等效为两个力的作用,一个是重力mg ,另一个是物体随地球自转所需的向心力f ,如图所示。
①在赤道上,F=F 向+mg ,即R m R Mm G mg 22ω-=;②在两极F=mg ,即mg R Mm G =2;故纬度越大,重力加速度越大。
由以上分析可知,重力和重力加速度都随纬度的增加而增大。
(2) 物体受到的重力随地面高度的变化而变化。
在地面上,22R GM g mg R Mm G =⇒=;在地球表面高度为h 处:22)()(h R GM g mg h R Mm Gh h +=⇒=+,所以g h R R g h 22)(+=,随高度的增加,重力加速度减小。
考点二、万有引力定律的应用——求天体质量及密度1.T 、r 法:232224)2(GTr M T mr r Mm G ππ=⇒=,再根据32333,34R GT r V M R Vπρρπ=⇒==,当r=R 时,23GT πρ=2.g 、R 法:GgR Mmg RMm G 22=⇒=,再根据GRg VM R V πρρπ43,343=⇒==3.v 、r 法:Grv M r v m r Mm G 222=⇒=4.v 、T 法:G T v M T mr r Mm G r v m r Mm G ππ2)2(,32222=⇒==考点三、星体表面及某高度处的重力加速度1、 星球表面处的重力加速度:在忽略星球自转时,万有引力近似等于重力,则22R GM g mg R Mm G =⇒=。
高中物理:万有引力与航天基础知识点
高中物理:万有引力与航天基础知识点【知识网络构建】【知识清单】一、两种对立学说(了解)1. 地心说:(1)代表人物:托勒密;(2)主要观点:地球是静止不动的,地球是宇宙的中心。
2. 日心说:(1)代表人物:哥白尼;(2)主要观点:太阳静止不动,地球和其他行星都绕太阳运动。
二、开普勒定律开普勒行星运动的定律是在丹麦天文学家弟谷的大量观测数据的基础上概括出的,给出了行星运动的规律。
三、万有引力定律1. 月—地检验:①检验人:牛顿;②结果:地面物体所受地球的引力,与月球所受地球的引力都是同一种力。
2. 内容自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的方向在它们的连线上,引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比,与它们之间距离r的平方成反比。
3.表达式:式中r表示两质点间的距离,M、m表示两质点的质量,G为引力常量:G=6.67×10-11 N·m2/kg2。
4.适用条件:两质点间的引力;质量分布均匀的球体。
5. 四大性质:①普遍性:任何客观存在的有质量的物体之间都存在万有引力。
②相互性:两个物体间的万有引力是一对作用力与反作用力,满足牛顿第三定律。
③宏观性:一般万有引力很小,只有在质量巨大的星球间或天体与天体附近的物体间,其存在才有意义。
④特殊性:两物体间的万有引力只取决于它们本身的质量及两者间的距离,而与它们所处环境以及周围是否有其他物体无关。
四、引力常量五、万有引力与重力(一)静止在地面上的物体由于地球的自转,物体随地球绕地轴在纬度圆平面内做圆周运动,万有引力F引的一个分力提供向心力F向,另一个分力即物体的重力mg与地面的支持力FN相平衡,即地面上物体所受万有引力可分解为重力和使物体随地球转动的向心力,重力只是万有引力的一个分力。
当物体位于赤道上时,r=R,各力处于同一直线上,向心力达到最大,重力最小:;当物体位于两极上时,r=0,重力等于万有引力而达到最大:从赤道到两极,物体所需向心力减小、重力增大,只在两极点处重力才等于万有引力,其他位置都不能说重力就是万有引力。
高三物理复习万有引力与航天知识点
高三物理复习万有引力与航天知识点万有引力定律是艾萨克牛顿在1687年于《自然哲学的物理原理》上公布的,以下是万有引力与航天知识点,请考生学习。
一、知识点(一)行星的运动1地心说、日心说:内容区别、正误鉴别2开普勒三条定律:内容(椭圆、某一焦点上;连线、相同时间相同面积;半长轴三次方、周期平方、比值、定值)、适用范畴(二)万有引力定律1万有引力定律:内容、表达式、适用范畴2万有引力定律的科学成就(1)谋略中心天体质量(2)发觉未知天体(海王星、冥王星)(三)宇宙速度:第一、二、三宇宙速度的数值、单位,物理意义(最小放射速度、最大环绕速度;离开地球引力绕太阳运动;离开太阳系)(四)经典力学的范畴性:宏观(相对普朗克常量)低速(相对光速)二重点查看内容、要求及方法1地心说、日心说:明白内容及其区别,能够鉴别其科学性(选择)2开普勒定律:熟知其内容,第三定律查看尤多;适用范畴(选择)3万有引力定律的科学成就:谋略中心天体质量、发觉未知天体(选择)4谋略中心天体质量、密度:重力即是万有引力或者万有引力提供向心力、万有引力的表达式、向心力的几种表达式(选择、填空、谋略)5宇宙速度:第一、二、三宇宙速度的数值、物理意义(选择、填空);谋略第一宇宙速度:万有引力即是向心力或重力提供向心力(谋略)6谋略重力加快度:匀速圆周运动与航天连合(或求周期)、平抛运动与航天连合(或求高度、时间)、受力剖析(谋略) 7经典力学的范畴性:明白其范畴性所在,适用范畴(选择) 万有引力与航天知识点的全部内容便是这些,查字典物理网希望考生成绩可以更上一层楼。
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万有引力与航天知识点归纳
万有引力与航天知识点归纳一、万有引力定律1. 内容自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的方向在它们的连线上,引力的大小与物体的质量和的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比。
2. 公式,其中,称为引力常量。
3. 适用条件适用于两个质点间的相互作用。
当两个物体间的距离远大于物体本身的大小时,物体可视为质点。
对于质量分布均匀的球体,为两球心间的距离。
二、万有引力定律的应用1. 计算天体质量对于中心天体和环绕天体,根据万有引力提供向心力。
若已知环绕天体的线速度和轨道半径,则。
若已知环绕天体的角速度和轨道半径,则。
若已知环绕天体的周期和轨道半径,则。
2. 计算天体密度对于质量为、半径为的天体,若有一颗卫星绕其做匀速圆周运动,轨道半径为。
由,天体的体积。
当卫星绕天体表面运行时,则。
三、人造卫星1. 卫星的动力学方程万有引力提供向心力,即。
2. 卫星的线速度由可得,说明卫星的线速度与轨道半径的平方根成反比,轨道半径越大,线速度越小。
3. 卫星的角速度由可得,轨道半径越大,角速度越小。
4. 卫星的周期由可得,轨道半径越大,周期越大。
5. 地球同步卫星特点:周期,与地球自转周期相同。
轨道平面与赤道平面重合。
高度,线速度。
四、宇宙速度1. 第一宇宙速度定义:卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度。
计算:由(为地球半径),可得。
这是人造地球卫星的最小发射速度,也是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度。
2. 第二宇宙速度,当卫星的发射速度大于而小于时,卫星绕地球运行;当卫星的发射速度等于或大于时,卫星将脱离地球的引力束缚,成为绕太阳运行的人造行星。
3. 第三宇宙速度,当卫星的发射速度等于或大于时,卫星将挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳系以外的宇宙空间去。
五、双星系统1. 特点两颗星绕它们连线上的某一点做匀速圆周运动,它们之间的万有引力提供各自做圆周运动的向心力。
2. 规律对于质量分别为、的两颗星,轨道半径分别为、,两星之间的距离为()。
(完整版)万有引力与航天知识点总结
万有引力定律复习提纲一. 万有引力定律:①内容:自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的大小与物体的质量和的乘积成正比,与它们1m 2m 之间的距离r 的二次方成反比。
即: 其中G =6. 67×10-11N ·m 2/kg 2②适用条件1.可看成质点的两物体间,r 为两个物体质心间的距离。
2.质量分布均匀两球体间,r 为两球体球心间距离。
③运用万有引力与重力的关系:重力是万有引力的一个分力,一般情况下,可认为重力和万有引力相等。
忽略地球自转可得:二. 重力和地球的万有引力:1.地球对其表面物体的万有引力产生两个效果:(1)物体随地球自转的向心力: F 向=m ·R ·(2π/T 0)2,很小。
由于纬度的变化,物体做圆周运动的向心力不断变化,因而表面物体的重力随纬度的变化而变化。
(2)重力约等于万有引力:在赤道处:,所以,因地球mg F F+=向R m RGMm F F mg 22自向ω-=-=自转角速度很小,,所以。
R m R GMm 22自ω>>2R GM g =说明:如果有些星球的自转角速度非常大,那么万有引力的向心力分力就会很大,重力就相应减小,就不能再认为重力等于万有引力了。
如果星球自转速度相当大,使得在它赤道上的物体所受的万有引力恰好等于该物体随星球自转所需要的向心力,那么这个星球就处于自行崩溃的临界状态了。
在地球的同一纬度处,g 随物体离地面高度的增大而减小,即。
2)('h R GM g +=强调:g =G ·M /R 2不仅适用于地球表面,还适用于其它星球表面。
2.绕地球运动的物体所受地球的万有引力充当圆周运动的向心力,万有引力、向心力、重力三力合一。
即:G ·M ·m /R 2=m ·a 向=mg ∴g =a 向=G ·M /R 2三. 天体运动:1. 开普勒行星运动规律:(1)所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在所有椭圆的一个焦点上。
必修二第六章《万有引力与航天》知识点归纳与重点题型总结
高中物理必修二第六章万有引力与航天知识点概括与要点题型总结一、行星的运动1、开普勒行星运动三大定律①第必定律(轨道定律):全部行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上。
②第二定律(面积定律):对随意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
推论:近期点速度比较快,远日点速度比较慢。
③第三定律(周期定律):全部行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。
a3即:T 2k此中k是只与中心天体的质量相关,与做圆周运动的天体的质量没关。
推行:对环绕同一中心天体运动的行星或卫星,上式均成立。
K 取决于中心天体的质量例 . 有两个人造地球卫星,它们绕地球运行的轨道半径之比是1: 2,则它们绕地球运行的周期之比为。
二、万有引力定律1、万有引力定律的成立F G Mm①太阳与行星间引力公式r 2②月—地查验③卡文迪许的扭秤实验——测定引力常量 GG 6.67 10 11N2/ kg22、万有引力定律m①内容:自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的大小与物体的质量m1和 m2的乘积成正比,与它们之间的距离 r 的二次方成反比。
即:F G m1m2r 2②合用条件(Ⅰ)可当作质点的两物体间,r 为两个物体质心间的距离。
(Ⅱ)质量散布均匀的两球体间,r 为两个球体球心间的距离。
③运用(1)万有引力与重力的关系:重力是万有引力的一个分力,一般状况下,可以为重力和万有引力相等。
忽视地球自转可得:mg G MmR2例 . 设地球的质量为 M ,赤道半径 R ,自转周期 T ,则地球赤道上质量为 m 的物体所受重力的大小为(式中 G 为万有引力恒量)(2)计算重力加快度G Mm地球表面邻近( h 《R ) 方法:万有引力≈重力mgMmR 2地球上空距离地心 r=R+h 处 mg ' G2 方法:( R h)在质量为 M ’,半径为 R ’的随意天体表面的重力加快度g ' ' 方法:mg''G M ' ' mR '' 2(3)计算天体的质量和密度Mm利用自己表面的重力加快度:GR 2mgMm v 2 24 2利用环绕天体的公转:G r 2m m rm 2 r 等等rT(注:联合 M4 R 3 获得中心天体的密度)3例 . 宇航员站在一星球表面上的某高处,以初速度 V 0 沿水平方向抛出一个小球,经过时间t ,球落到星球表面,小球落地时的速度大小为 V. 已知该星球的半径为 R ,引力常量为G ,求该星球的质量 M 。
(完整版)万有引力与航天重点知识归纳
万有引力与航天重点知识归纳考点一、万有引力定律 1. 开普勒行星运动定律 (1) 第一定律(轨道定律):所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上。
(2) 第二定律(面积定律):对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积。
(3) 第三定律(周期定律):所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期二次方的比值都相等,表达式:k Ta =23。
其中k 值与太阳有关,与行星无关。
中学阶段对天体运动的处理办法:①把椭圆近似为园,太阳在圆心;②认为v 与ω不变,行星或卫星做匀速圆周运动; ③k TR =23,R ——轨道半径。
2. 万有引力定律 (1) 内容:万有引力F 与m 1m 2成正比,与r 2成反比。
(2) 公式:221rm m G F =,G 叫万有引力常量,2211/1067.6kg m N G ⋅⨯=-。
(3) 适用条件:①严格条件为两个质点;②两个质量分布均匀的球体,r 指两球心间的距离;③一个均匀球体和球外一个质点,r 指质点到球心间的距离。
(4) 两个物体间的万有引力也遵循牛顿第三定律。
3. 万有引力与重力的关系(1) 万有引力对物体的作用效果可以等效为两个力的作用,一个是重力mg ,另一个是物体随地球自转所需的向心力f ,如图所示。
①在赤道上,F=F 向+mg ,即R m R Mm G mg 22ω-=;②在两极F=mg ,即mg R Mm G =2;故纬度越大,重力加速度越大。
由以上分析可知,重力和重力加速度都随纬度的增加而增大。
(2) 物体受到的重力随地面高度的变化而变化。
在地面上,22R GM g mg R Mm G =⇒=;在地球表面高度为h 处:22)()(h R GM g mg h R Mm Gh h +=⇒=+,所以g h R R g h 22)(+=,随高度的增加,重力加速度减小。
考点二、万有引力定律的应用——求天体质量及密度1.T 、r 法:232224)2(GTr M T mr r Mm G ππ=⇒=,再根据32333,34R GT r V M R Vπρρπ=⇒==,当r=R 时,23GT πρ=2.g 、R 法:GgR Mmg RMm G 22=⇒=,再根据GRg VM R V πρρπ43,343=⇒==3.v 、r 法:Grv M r v m r Mm G 222=⇒=4.v 、T 法:G T v M T mr r Mm G r v m r Mm G ππ2)2(,32222=⇒==考点三、星体表面及某高度处的重力加速度1、 星球表面处的重力加速度:在忽略星球自转时,万有引力近似等于重力,则22R GM g mg R Mm G =⇒=。
必修二物理万有引力与航天知识点
必修二物理万有引力与航天知识点
1. 万有引力定律:任何两个物体之间存在着一个互相吸引的力,这个力与两个物体的质量成正比,与它们之间的距离的平方成反比。
2. 地球引力:地球对物体施加的引力称为地球引力,地球引力可以近似看作物体的重力,其大小由物体的质量和地球的质量以及它们之间的距离决定。
3. 行星运动:行星围绕太阳运动的轨道是椭圆形的,太阳位于椭圆的一个焦点上。
根据开普勒定律,行星与太阳之间的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
4. 航天知识:航天是指人类在大气层外的空间进行探索和活动的行为。
航天技术包括火箭发射、卫星定位、航天飞行器的设计和制造等方面。
5. 地球自转和公转:地球自转是指地球绕自身中心轴旋转一周的运动,导致了地球的昼夜变化。
地球公转是指地球围绕太阳运动的轨道,完成一年的时间。
6. 卫星运行:人造卫星绕地球运行,可以用于通信、气象观测、科学研究等领域。
卫星的轨道有不同类型,如地球同步轨道、极地轨道等。
7. 火箭原理:火箭利用燃料的燃烧产生的庞大的排气冲击力,通过排气速度差产生反作用力,从而推动火箭向前运动。
8. 重力势能和动能:物体在重力场中具有重力势能,当物体从一个高处移动到另一个低处时,它的重力势能减小,同时动能增加。
9. 卫星通信:卫星通信利用卫星将信号从发送者传送到接收者,通过卫星的广覆盖范围和高速传输能力,实现长距离通信。
10. 空间站:空间站是人类在太空中建造的长期居住和科学研究设施。
它们提供生活、工作和研究的空间,同时也作为航天员进行航天任务的基地。
万有引力与航天知识点总结
《万有引力与航天》知识网络归纳一、 开普勒行星运动定律:1、所有行星绕太阳运动的轨道都是 ,太阳处在椭圆的一个 上。
2、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 。
3、所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都 。
23Ta = K (K 只与 有关),行星的椭圆轨道视为圆周运动时,椭圆的半长轴即为圆半径。
二、万有引力定律:1、内容:自然界任何两个物体都是相互吸引的,引力的大小跟这两个物体质量的乘积成正比,跟它们距离的二次方成反比。
表达式 : 万有引力常量2211-kg N.m106.67G ⨯=→卡文迪许实验测出 适用条件:(1)求两个质点间的万有引力:当物体间的距离远大于物体本身大小时,物体可看成质点,公式中的r 表示 间的距离。
(2)求两个均匀球体间的万有引力:公式中的r 表示 距离。
(3)两个物体相互作用的引力是一对 。
2、万有引力与重力的关系:地球表面的物体所受的万有引力F 万 分解为物体所受到的重力G 和随地球自转做圆周运动的向心力F 向(1)在赤道,向心力和重力在一条直线上,指向地心;此时向心力最大,重力最小;且F向 + mg = F 万 (2)在两极,F 向 = 0,重力最大;且mg = F 万 (3)近似处理:实际计算中忽略地球自转影响,近似认为地球表面上物体受到的重力就等于地球对物体的万有引力。
即 = ,即GM=三、万有引力定律的应用:(中心天体质量M, 卫星质量m ,中心天体半径R ,轨道半径r ,中心天体表面重力加速度g ,卫星运行向心加速度n a ,卫星运行周期T )1、【计算中心天体质量和密度的两种思路】:(1)设天体表面任意放一物体,根据物体的重力近似等于万有引力,得质量:由 = ,得M=密度:==VM ρ = (2)有行星(或卫星)绕中心天体做匀速圆周运动时,由万有引力等于向心力,得:【质量】: 【密度】:=⇒M )2(2T mr π ①===3R 34M V M πρ =2rMm G =⇒M mr 2ω ②当行星(或卫星)环绕天体表面运动时,其轨道半径r 等于天体半径R,则=⇒M rv m 2=ρ2、重力加速度与高度h 的关系:由地面表面的物体重力近似等于万有引力,得地面物体的重力加速度g : 2RMm G mg = =g 高空物体的重力加速度g ': 2)(h R Mm G g m +=' ='g 所以 ='gg (R 为地球半径,h 为物体到地表面的高度) 此式也适用于其它行星3、关于天体运动的几个常用关系式:设行星(或卫星)m 绕中心天体M 做匀速圆周运动时,由万有引力等于向心力,得:=⇒T T mr 2)2(π r 越大,行星(或卫星)的T 越 =2rMm G =⇒ωω2mr r 越大,行星(或卫星)的ω越 =⇒v rv m 2r 越大,行星(或卫星)的v 越 =⇒n n a ma r 越大,行星(或卫星)的n a 越4、第一宇宙速度:(1)第一宇宙速度是人造卫星在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动所需要的速度:第一宇宙速度近地卫星环绕速度 skm v 9.7= (R r 地球半径轨道半径= ) 人造卫星最大人造卫星最小(2)第一宇宙速度的两种公式推导:(适合于任何行星)设中心天体质量M, 卫星质量m ,中心天体半径R ,轨道半径r ,方法一:由r v m rMm G 22= , =v 方法二:由2gR GM = , 上式变为 =v(3)第二宇宙速度skm v 2.11=是卫星脱离地球束缚的速度, 第三宇宙速度skm v 7.16=是卫星脱离太阳束缚的速度。
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万有引力与航天重点规律方法总结一 .三种模型1.匀速圆周运动模型:无论是自然天体 (如地球、月亮 )还是人造天体 (如宇宙飞船、人造卫星 )都可看成质点,围绕中心天体(视为静止)做匀速圆周运动2.双星模型:将两颗彼此距离较近的恒星称为双星 ,它们相互之间的万有引力提供各自转动的向心力。
3.“天体相遇”模型:两天体相遇,实际上是指两天体相距最近。
二.两种学说1.地心说:代表人物是古希腊科学家托勒密2/日心说:代表人物是波兰天文学家哥白尼三.两个定律1.开普勒定律:第一定律(又叫椭圆定律):所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上第二定律(又叫面积定律):对每一个行星而言,太阳和行星的连线,在相等时间内扫过相同的面积。
第三定律(又叫周期定律):所有行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴R的三次方跟公转周期 T 的二次方的比值都相等。
3表达式为: R K (K GM k 只与中心天体质量有关的2 2 )T4定值与行星无关2.牛顿万有引力定律1687 年在《自然哲学的数学原理》正式提出万有引力定律⑴ .内容 : 宇宙间的一切物体都是相互吸引的.两个物体间引力的方向在它们的连线上,引力的大小跟它们的质量的乘积成正比,跟它们之间的距离的二次方成反比.⑵ .数学表达式 :F 万G Mm2r⑶ . 适用条件 :a. 适用于两个质点或者两个均匀球体之间的相互作用。
(两物体为均匀球体时,r 为两球心间的距离)b.当r0 时,物体不可以处理为质点,不能直接用万有引力公式计算c.认为当r0 时,引力 F的说法是错误的⑷.对定律的理解a.普遍性:任何客观存在的有质量的物体之间都有这种相互作用力b.相互性:两个物体间的万有引力是一对作用力和反作用力,而不是平衡力关系。
c.宏观性:在通常情况下万有引力非常小,只有在质量巨大的星球间或天体与天体附近的物体间 ,它的存在才有实际意义..与所在d.特殊性 :两个物体间的万有引力只与它们本身的质量、它们之间的距离有关空间的性质无关,与周期及有无其它物体无关.( 5)引力常数G:11 2 2①大小: G6.6710Nm / kg ,由英国科学家卡文迪许利用扭秤测出②意义:表示两个质量均为1kg 的物体,相距为1 米时相互作用力为:116.6710N四.两条思路:即解决天体运动的两种方法m v 2 mr 4 21. 万有引力提供向心力:F万F向即: F 万G Mmma n mr 2r 2rT 22.天体对其表面物体的万有引力近似等于重力:Mm m gGR 2gR 2 (又叫黄金代换式)即 GM注意:gGM2①地面物体的重力加速度:2≈ 9.8m/sR②高空物体的重力加速度:'GM2g( Rh ) 2 9.8m/s'2g③关系 :Rg(Rh) 2五.万有引力定律的应用1.计算天体运动的线速度、角速度、周期、向心加速度。
高中物理人教版必修2第五章万有引力与航天知识点总结
第五章 万有引力与航天知识点总结1、开普勒行星运动三大定律① 第一定律(轨道定律):所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上。
② 第二定律(面积定律):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相等的面积。
推论:近日点速度比较快,远日点速度比较慢。
③ 第三定律(周期定律):所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。
理解:(1)k 是与太阳质量有关而与行星无关的常量.(2)开普勒第三定律不仅适用于行星,也适用于卫星,只不过此时 a 3 /T 2=k ′,比值k ′是由行星的质量所决定的另一常量,与卫星无关. 2、万有引力定律(1)内容: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.(2)公式:F =G 221rmm ,其中2211/1067.6kg m N G ⋅⨯=-,叫做引力常量。
(3)适用条件:此公式适用于质点间的相互作用.当两物体间的距离远远大于物体本身的大小时,物体可视为质点.均匀的球体可视为质点,r 是两球心间的距离.一个均匀球体与球外一个质点间的万有引力也适用,其中r 为球心到质点间的距离. 3、万有引力定律的应用基本思路: 一是把天体(或人造卫星)的运动看成是匀速圆周运动,其所需向心力由万有引力提供;二是在地球表面或地面附近的物体所受的重力等于地球对物体的引力.(1)把行星(或卫星)绕中心天体看做匀速圆周运动,万有引力充当向心力(=n F F 引)G Mm r 2=m v 2r =m ω2r =m 4π2T2r =ma 向 r 增大 2Mm G r=22222n n v m v r mr mr T T GMma a rωωπ⇒=⇒=⎛⎫⇒=⎪⎝⎭⇒=32a k T =V 减小ω减小T 增大a n 减小(2)天体对其表面的物体的万有引力近似等于重力,即2MmGmg R=或2gR GM =(R 、g 分别是天体的半径、表面重力加速度),公式2gR GM =应用广泛,称“黄金代换”。
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高中物理:万有引力与航天基础知识点-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN高中物理:万有引力与航天基础知识点【知识网络构建】【知识清单】一、两种对立学说(了解)1. 地心说:(1)代表人物:托勒密;(2)主要观点:地球是静止不动的,地球是宇宙的中心。
2. 日心说:(1)代表人物:哥白尼;(2)主要观点:太阳静止不动,地球和其他行星都绕太阳运动。
二、开普勒定律开普勒行星运动的定律是在丹麦天文学家弟谷的大量观测数据的基础上概括出的,给出了行星运动的规律。
三、万有引力定律1. 月—地检验:①检验人:牛顿;②结果:地面物体所受地球的引力,与月球所受地球的引力都是同一种力。
2. 内容自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的方向在它们的连线上,引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比,与它们之间距离r的平方成反比。
3.表达式:式中r表示两质点间的距离,M、m表示两质点的质量,G为引力常量:G=6.67×10-11 N·m2/kg2。
4.适用条件:两质点间的引力;质量分布均匀的球体。
5. 四大性质:①普遍性:任何客观存在的有质量的物体之间都存在万有引力。
②相互性:两个物体间的万有引力是一对作用力与反作用力,满足牛顿第三定律。
③宏观性:一般万有引力很小,只有在质量巨大的星球间或天体与天体附近的物体间,其存在才有意义。
④特殊性:两物体间的万有引力只取决于它们本身的质量及两者间的距离,而与它们所处环境以及周围是否有其他物体无关。
四、引力常量五、万有引力与重力(一)静止在地面上的物体由于地球的自转,物体随地球绕地轴在纬度圆平面内做圆周运动,万有引力F引的一个分力提供向心力F向,另一个分力即物体的重力mg与地面的支持力FN相平衡,即地面上物体所受万有引力可分解为重力和使物体随地球转动的向心力,重力只是万有引力的一个分力。
当物体位于赤道上时,r=R,各力处于同一直线上,向心力达到最大,重力最小:;当物体位于两极上时,r=0,重力等于万有引力而达到最大:从赤道到两极,物体所需向心力减小、重力增大,只在两极点处重力才等于万有引力,其他位置都不能说重力就是万有引力。
但由于地球自转角速度极小,,故在忽略地球自转时常近似认为(二)绕地运动的物体物体在离地一定高度h处绕地球运转时,物体的圆周运动是相对于地心的运动而不是相对地面的运动,故地球的自转对物体的圆周运动不产生影响,此时地球对物体的万有引力提供向心力,重力、万有引力、向心力三位一体:注意:①重力是由于地球的吸引而使物体受到的力,但重力不是万有引力。
②只有在两极时物体所受的万有引力才等于重力。
③重力的方向竖直向下,但并不一定指向地心,物体在赤道上重力最小,在两极时重力最大。
④随着纬度的增加,物体的重力减小,物体在赤道上重力最小,在两极时重力最大。
⑤物体随地球自转所需的向心力一般很小,物体的重力随纬度的变化很小,因此在一般粗略的计算中,可以认为物体所受的重力等于物体所受地球的吸引力,即可得到“黄金代换”公式。
六、万有引力定律与天体运动:运动性质:通常把天体的运动近似看成是匀速圆周运动。
从力和运动的关系角度分析天体运动:天体做匀速圆周运动运动,其速度方向时刻改变,其所需的向心力由万有引力提供,即F需=F万。
如图所示,由牛顿第二定律得:,从运动的角度分析向心加速度:重要关系式:七、天体质量的估算模型一:环绕型:对于有卫星的天体,可认为卫星绕中心天体做匀速圆周运动,中心天体对卫星的万有引力提供卫星做匀速圆周运动的向心力,利用引力常量G和环形卫星的v、ω、T、r中任意两个量进行估算(只能估计中心天体的质量,不能估算环绕卫星的质量)。
模型二:表面型:对于没有卫星的天体(或有卫星,但不知道卫星运行的相关物理量),可忽略天体自转的影响,根据万有引力等于重力进行粗略估算。
变形:如果物体不在天体表面,但知道物体所在处的g,也可以利用上面的方法求出天体的质量:处理:不考虑天体自转的影响,天体附近物体的重力等于物体受的万有引力,即:八、天体密度的计算模型一:利用天体表面的g求天体密度:物体不在天体表面:模型二:利用天体的卫星求天体的密度:九、双星问题:1. 双星众多的天体中如果有两颗恒星,它们靠得较近,在万有引力作用下绕着它们连线上的某一点共同转动,这样的两颗恒星称为双星。
2. 双星问题特点如图所示为质量分别是m1和m2的两颗相距较近的恒星。
它们间的距离为L.此双星问题的特点是:(1) 两星的运行轨道为同心圆,圆心是它们之间连线上的某一点。
(2) 两星的向心力大小相等,由它们间的万有引力提供。
(3) 两星的运动周期、角速度相同。
(4) 两星的运动半径之和等于它们间的距离,即r1+r2=L.3. 双星问题的处理方法双星间的万有引力提供了它们做圆周运动的向心力,即4. 双星问题的两个结论(1)运动半径:m1r1=m2r2,即某恒星的运动半径与其质量成反比。
十、三种宇宙速度十一、人造地球卫星1. 定义:在地球上以一定初速度将物体发射出去,物体将不再落回地面而绕地球运行而形成的人造卫星。
2. 分类:近地卫星、中轨道卫星、高轨道卫星、地球同步卫星、极地卫星等。
3. 三个”近似”:①近地卫星贴近地球表面运行,可近似认为它做匀速圆周运动的半径等于地球半径。
②在地球表面随地球一起自转的物体可近似认为地球对它的万有引力等于重力。
③天体的运动轨道可近似看成圆轨道,万有引力提供向心力。
4. 四个等式:5. 近地卫星特点(1)近地卫星的轨道半径r可以近似地认为等于地球半径R(2)近地卫星的线速度大小为v1=7.9km/s(3)近地卫星的周期为T=5.06×103s=84min,是人造卫星中周期最小的。
十二、地球同步卫星(通信卫星)所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星。
特点:(1)只能定点在赤道正上方(2)同步卫星的角速度、周期与地球自转的角速度、周期相同(3)同步卫星距地面高度一定(4)同步卫星的线速度一定v = 3.08km/s .zx.xk注:所有国家发射的同步卫星的轨道都与赤道为同心圆,它们都在同一轨道上运动且都相对静止。
十三、与卫星有关的几组概念的比较总结:1. 天体半径R和卫星轨道半径r的比较:卫星的轨道半径r是指卫星绕天体做匀速圆周运动的半径,与天体半径R的关系是r = R+h(h为卫星距离天体表面的高度),当卫星贴近天体表面运动时,可视作h=0,即r = R。
2. 卫星运行的加速度与物体随地球自转的向心加速度的比较:(1)卫星运行的加速度:卫星绕地球运行,由万有引力提供向心力,产生的向心加速度满足,其方向始终指向地心,大小随卫星到地心距离r的增大而减小。
(2)物体随地球自转的向心加速度:当地球上的物体随地球的自转而运动时,万有引力的一个分力使物体产生随地球自转的向心加速度,其方向垂直指向地轴,大小从赤道到两极逐渐减小。
3. 自转周期和公转周期的比较:自转周期是天体绕自身某轴线运动一周的时间,公转周期是某星球绕中心天体做圆周运动一周的时间。
一般两者不等(月球除外),如地球的自转周期是24h,公转周期是365天。
4. 近地卫星、同步卫星、赤道上的物体的比较:(1)近地卫星和赤道上的物体:内容近地卫星赤道上的物体相同点质量相同时,受到地球的引力大小相等不同点受力情况只受地球引力作用且地球引力寺于卫星做圆周运动所需向心力受地球引力和地面支持力作用,其合力提供物体随地球自转做圆周运动的向心力运动情况角速度、线速度、向心加速度、周期均不等(2)近地卫星和同步卫星:相同点:都是地球卫星,地球的引力提供向心力。
不同点:近地卫星的线速度、角速度、向心加速度均比同步卫星的大,而周期比同步卫星的小。
(3)赤道上的物体和同步卫星:内容近地卫星赤道上的物体相同点角速度都等于地球自转的角速度不同点受力情况只受地球引力作用且地球引力等于卫星做圆周运动所需向心力受地球引力和地面支持力作用,其合力提供物体做圆周运动的向心力轨道半径同步卫星的轨道半径比赤道上的物体的轨道半径大很多运动情况同步卫星的线速度、向心加速度均大于赤道上的物体十四、卫星的能量问题及变轨道问题1.卫星变轨的原因(1) 由于对接引起的变轨(2) 由于空气阻力引起的变轨2.卫星变轨的实质(1)当卫星的速度突然增加时,即万有引力不足以提供向心力,卫星将做离心运动,脱离原来的圆轨道,轨道半径变大,当卫星进入新的轨道稳定运行时由v =可知其运行速度比原轨道时减小。
(2) 当卫星的速度突然减小时,万有引力大于所需要的向心力,卫星将做近心运动,脱离原来的圆轨道,轨道半径变小,当卫星进入新的轨道稳定运行时由可知其运行速度比原轨道时增大.卫星的发射和回收就是利用这一原理。
3.变轨过程发射人造卫星时,先将人造卫星发射至近地的圆周轨道I上运动,然后经再次启动发动机使卫星改在椭圆轨道II上运动,最后定点在一定高度的圆周轨道III上运动.从低轨道到高轨道上卫星的总能量增大,需开动发动机向运动的反方向喷气加速。
卫星在变轨前后,若稳定时处于圆形轨道,可由行星模型处理:万有引力提供向心力。
在变轨过程中及变轨前后稳定时是椭圆轨道的情况下,不能再由线速度、角速度、周期、动能等各表达式来分析问题,但加速度表达式、势能的结论仍适用。
4. 卫星的能量卫星的能量是指卫星运行过程中的机械能,机包括卫星的动能、卫星(与中心天体)的引力势能。
卫星在圆形轨道上运动时万有引力提供向心力,,故其动能,轨道半径越大动能越小。
卫星运动中离中心天体的距离发生变化时引力做功,远离时引力做负功引力势能增大,靠近时引力做正功引力势能减小。
卫星在离地越远时势能越大、越近时势能小。
卫星只在万有引力作用下绕中心天体运转过程中机械能守恒。
如果存在阻力或开动发动机等情况,机械能将发生变化,引起卫星变轨问题。
十五、卫星的超重和失重(1)人造卫星中在发射阶段,尚未进入预定轨道的加速阶段,具有竖直向上的加速度,卫星内的所有物体处于超重状态,卫星与物体具有相同的加速度(2)卫星进入轨道后正常运转时,卫星与物体处于完全失重十六、经典时空观和相对论时空观1. 经典时空观(1) 在经典力学中,物体的质量是不随运动状态而改变的.(2) 在经典力学中,同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是相同的.2.相对论时空观(1)在狭义相对论中,物体的质量是随物体运动速度的增大而增大的,用公式表示为(2)在狭义相对论中,同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是不同的.3.狭义相对论的两条基本假设(1)相对性原理:在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是不同的.(2)光速不变原理:不管在哪个惯性系中,测得的真空中的光速都是不变的.。