物理宇宙学PPT课件讲义
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《宇宙学常识》PPT课件
天
椭
银 麦本 玉大 室 后 ?
宇
狼
球
河 哲星 夫熊 女 发
宙
星
星
系 伦系 座座 星 星
边
系
半 星群 星星 系 系
缘
尺
径 云 系系 团 团
？
度
群群
泡沫状结构： 超团分布在超空洞的壁上
超团，超空洞
三. 宇宙学实验和模型
.
29
《辞海》（上海辞书出版社1999）
宇宙：
• 天地万物的总称
• 四方上下曰宇，古往今来曰宙
de Vaculear等人给出H0 = 100 ± 10。
目前（2002）值：H0=(71±7)0.951.15 1/H0=(1.38 0.14)1010 年
.
32
1. 广义相对论的创建
—— 正确的研究框架
.
33
用108pc的尺子看宇宙
T
可能一切都变得简单：
密度：
温度： T
宇宙学原理：均匀，各向同性
.
34
学术价值定律
简单问题 困难答案
高价值
宇宙学迷人之处！
.
35
牛顿力学不能为宇宙学提供正确的研究框架 （无论有限还是无限）
如果有限，问：
1）中心在哪里？ 2）边界在哪里？边界外是什么？
• 宇宙是物质世界，不依赖于人的意识而客观
？？？？ 存在，并处在不断的运动和发展中，在时间
上没有开始开始没有终了，在空间上没有边 界没有尽头。
.
30
物理的宇宙
宇宙＝时空＋非时空部分 宇宙＝所有存在，包括物质和能量 宇宙＝和人有关的宇宙 宇宙＝空间尺度109~1010pc？
时间尺度<1010年？
最新宇宙物理与宇宙学ppt课件
第二十三章 天体物理与宇宙学
星系团碰撞
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大学物理学（第二版）电子教案 五、整个宇宙
第二十三章 天体物理与宇宙学
宇宙全景图 Page‹#›
大学物理学（第二版）电子教案
第二十三章 天体物理与宇宙学
23－2 宇宙天体运动规律*
一、万有引力规律
万有引力定律：自然界中任何两个物体都是相互吸引的， 引力的大小与两物体的质量的乘积成正比，与两物体间距 离的平方成反比。
10-44秒 粒子形成
3105年 宇宙透明
4109年 恒星形成
1010年 古生代
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大学物理学（第二版）电子教案
第二十三章 天体物理与宇宙学
二、暴胀(inflaionary universe)时的宇宙
假设：宇宙在10-35 s至10-33 s之间发生暴胀。在此期间，宇 宙的直径大约由10-26 m暴增1050倍，至1024 m (～30 Mpc) 。 在10-33 s时，暴胀终止，膨胀速率变得与标准模型相同。
《黑人谈河流》 这首诗是休斯在乘车去墨西哥的旅途中一气呵成的，他自己说 “用了十分钟至一刻钟时间”。列车缓缓地从密西西比河上的铁桥 上驶过，诗人由这条古老的河想到黑人的命运，想到林肯总统为了 废除奴隶制，亲自乘木筏沿着密西西比河顺流而下到新奥尔良，又 想到黑人过去生活中的其他河流。本诗就这样产生了。
广义相对论解决了上述两问题：狭义相对论指出时空的 内在联系，但未表明时空与物质的联系。将相对性原理推 广到一切参照系，把引力同时空的几何性质联系起来，物 质、引力场和时空三者联结为一整体，建立了新引力理论。
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大学物理学（第二版）电子教案
第二十三章 天体物理与宇宙学
关于宇宙ppt课件
宇宙探索的未知性和挑战性激发 了人类的创新精神，推动了科学
技术的不断进步。
宇宙观念对人类思想的影响
拓宽人类视野
宇宙的广阔和无限让人类意识到自身的渺小，促 使人们思考生命的意义和价值。
促进哲学思考
宇宙观念对人类的哲学思考产生了深远影响，如 关于宇宙起源、生命意义等问题的探讨。
激发探索精神
宇宙探索激发了人类的探索精神，鼓励人们不断 探索未知领域，追求知识和真理。
宇宙的起源与演化
总结词
宇宙起源于一个非常热密的状态，被称为大爆炸，然后经过数十亿年的演化，形成了现 在的宇宙。
详细描述
宇宙起源于一个非常热密的状态，被称为大爆炸。在大爆炸之前，宇宙是一个极度高温 和高密度的状态，所有的物质和能量都集中在一个极小的空间中。随着时间的推移，宇 宙开始膨胀并冷却，星系、恒星和行星等逐渐形成。宇宙的起源与演化是一个复杂的过
程，目前科学家仍在不断研究和探索。
宇宙的组成与结构
总结词
宇宙由恒星、行星、星云、星系、黑洞等组成，具有层次结构和动态平衡。
详细描述
宇宙由无数的恒星、行星、星云、星系等组成，这些天体在引力的作用下形成层次结构和动态平衡。此外，宇宙 中还存在黑洞、暗物质等神秘物质，它们的存在对宇宙的整体结构和演化产生了重要影响。宇宙的组成与结构是 一个复杂而神秘的话题，科学家们仍在不断探索和发现新的天体和物质。
关于宇宙的ppt课件
contents
目录
• 宇宙的概述 • 星系与恒星 • 宇宙的探索与发现 • 宇宙的奥秘与未解之谜 • 宇宙对人类的意义与影响
CHAPTER 01
宇宙的概述
宇宙的定义
总结词
宇宙是一个广阔的空间，包含了所有的物质和能量，包括地球和人类。
技术的不断进步。
宇宙观念对人类思想的影响
拓宽人类视野
宇宙的广阔和无限让人类意识到自身的渺小，促 使人们思考生命的意义和价值。
促进哲学思考
宇宙观念对人类的哲学思考产生了深远影响，如 关于宇宙起源、生命意义等问题的探讨。
激发探索精神
宇宙探索激发了人类的探索精神，鼓励人们不断 探索未知领域，追求知识和真理。
宇宙的起源与演化
总结词
宇宙起源于一个非常热密的状态，被称为大爆炸，然后经过数十亿年的演化，形成了现 在的宇宙。
详细描述
宇宙起源于一个非常热密的状态，被称为大爆炸。在大爆炸之前，宇宙是一个极度高温 和高密度的状态，所有的物质和能量都集中在一个极小的空间中。随着时间的推移，宇 宙开始膨胀并冷却，星系、恒星和行星等逐渐形成。宇宙的起源与演化是一个复杂的过
程，目前科学家仍在不断研究和探索。
宇宙的组成与结构
总结词
宇宙由恒星、行星、星云、星系、黑洞等组成，具有层次结构和动态平衡。
详细描述
宇宙由无数的恒星、行星、星云、星系等组成，这些天体在引力的作用下形成层次结构和动态平衡。此外，宇宙 中还存在黑洞、暗物质等神秘物质，它们的存在对宇宙的整体结构和演化产生了重要影响。宇宙的组成与结构是 一个复杂而神秘的话题，科学家们仍在不断探索和发现新的天体和物质。
关于宇宙的ppt课件
contents
目录
• 宇宙的概述 • 星系与恒星 • 宇宙的探索与发现 • 宇宙的奥秘与未解之谜 • 宇宙对人类的意义与影响
CHAPTER 01
宇宙的概述
宇宙的定义
总结词
宇宙是一个广阔的空间，包含了所有的物质和能量，包括地球和人类。
大学物理第19章天体物理与宇宙学简介.ppt
第19章 天体物理与宇宙学简介
§19.1 广义相对论 §19.2 致密星 §19.3 宇宙学简介
1
天体物理是天文学中最年轻的一门分支学科， 它应用物理学的技术、方法和理论来研究各类天 体的形态、结构、分布、化学组成、物理状态和 性质以及它们的演化规律.
宇宙学是研究宇宙形成和演化的科学，它的任 务是研究大尺度时空的整体结构和演化.
d A g0A0 dt A
14
d B g0B0 dt B
B A
d A d B
g0A0 g0B0
15
五、引力辐射
1918年，爱因斯坦就根据广义相对论预言了引力 波的存在. (1)寻求场方程的弱场辐射解； (2)寻求严格的场方程的特解.
的，而现在却看到，它之所以优越是因为在这种参 考系中消除了引力的作用.
在牛顿体系中，惯性系是决定于绝对空间的，它 不受物质运动的影响. 现在，一个做自由落体运动的
7
实验室才是一个局部惯性系，显然它是决定于物质 的分布及运动的.
总之，引力的作用使大范围的惯性系不再存在， 只能存在局部惯性系，而这些局部惯性系之间的关 系则由引力确定.
5
注意：实际的引力场不可能是均匀的，常常只在局 部范围中才能近似是均匀的.
原则上说，只有在一个点状的自由下落体系中才 能完全消除引力的一切现象.这就是必须强调“局部” 一词的原因.
2.广义相对性原理 爱因斯坦在将狭义相对性原理进一步推广到非
惯性系时，提出了广义相对性原理：
一切参考系都是平权的.或换言之，客观真实的 物理规律应该在任意坐标变换下形式不变——广义 协变性. (1)等效原理与广义相对性原理取消了惯性系的优越 地位，使一切参考系都平权； (2)一个正确的物理规律必须考虑引力场的影响.
§19.1 广义相对论 §19.2 致密星 §19.3 宇宙学简介
1
天体物理是天文学中最年轻的一门分支学科， 它应用物理学的技术、方法和理论来研究各类天 体的形态、结构、分布、化学组成、物理状态和 性质以及它们的演化规律.
宇宙学是研究宇宙形成和演化的科学，它的任 务是研究大尺度时空的整体结构和演化.
d A g0A0 dt A
14
d B g0B0 dt B
B A
d A d B
g0A0 g0B0
15
五、引力辐射
1918年，爱因斯坦就根据广义相对论预言了引力 波的存在. (1)寻求场方程的弱场辐射解； (2)寻求严格的场方程的特解.
的，而现在却看到，它之所以优越是因为在这种参 考系中消除了引力的作用.
在牛顿体系中，惯性系是决定于绝对空间的，它 不受物质运动的影响. 现在，一个做自由落体运动的
7
实验室才是一个局部惯性系，显然它是决定于物质 的分布及运动的.
总之，引力的作用使大范围的惯性系不再存在， 只能存在局部惯性系，而这些局部惯性系之间的关 系则由引力确定.
5
注意：实际的引力场不可能是均匀的，常常只在局 部范围中才能近似是均匀的.
原则上说，只有在一个点状的自由下落体系中才 能完全消除引力的一切现象.这就是必须强调“局部” 一词的原因.
2.广义相对性原理 爱因斯坦在将狭义相对性原理进一步推广到非
惯性系时，提出了广义相对性原理：
一切参考系都是平权的.或换言之，客观真实的 物理规律应该在任意坐标变换下形式不变——广义 协变性. (1)等效原理与广义相对性原理取消了惯性系的优越 地位，使一切参考系都平权； (2)一个正确的物理规律必须考虑引力场的影响.
3宇宙学基础精品PPT课件
随体元尺度R的增大而减小并趋于零即可认为气体是均匀的。
▪ 宇宙学原理
直接证据：较大天区深度（红移范围较大）的巡天观测 ➢ CfA红移巡天：80年代；星系团为体元
R 8 h 1M p c, M /M 1
➢ IRAS巡天：90年代
M / M随体元尺度R的增大而减小，R=60h-1Mpc，降至0.01左右
87Rb 87Sr
86Sr
48.8
40K
40Ar
36Ar
1.25
147Sm 143 Nd 144Nd
109
176Lu 176Hf
177Hf
35.9
187Re 187Os
186Os
43
232Th 208Pb
204Pb
14
238U
206Pb
204Pb
4.47
地球表面的rocks：t ~ 4.4*109年 太阳系陨石 ：t ~ 4.56 *109年
历史过程：
➢ 1912年，Slipher，旋涡星云M31光谱红移；之后的10年里， Slipher，十几个旋涡星云，发现大多数具有光谱红移
➢1923年，Hubble，上述星云是河外星系
➢1929年，Hubble从已测定的星系中发现：z H0d/c
z为星系光谱的红移量，d为星系的距离，H0为Hubble常数
▪ 宇宙学原理
直接证据：宇宙微波背景辐射，宇宙学性的测量 ➢在宇宙年龄为10万年时，偏离均匀的程度仅为1/1000
间接证据：平均本动速度 ➢尺度R内的平均本动速度v与密度的平均偏离M / M相关联 ➢上世纪末对本动速度的测量也支持宇宙学原理
宇宙学原理已从一种猜想变成了得到观测认证的事 c 1v/c
v c z 0v c
▪ 宇宙学原理
直接证据：较大天区深度（红移范围较大）的巡天观测 ➢ CfA红移巡天：80年代；星系团为体元
R 8 h 1M p c, M /M 1
➢ IRAS巡天：90年代
M / M随体元尺度R的增大而减小，R=60h-1Mpc，降至0.01左右
87Rb 87Sr
86Sr
48.8
40K
40Ar
36Ar
1.25
147Sm 143 Nd 144Nd
109
176Lu 176Hf
177Hf
35.9
187Re 187Os
186Os
43
232Th 208Pb
204Pb
14
238U
206Pb
204Pb
4.47
地球表面的rocks：t ~ 4.4*109年 太阳系陨石 ：t ~ 4.56 *109年
历史过程：
➢ 1912年，Slipher，旋涡星云M31光谱红移；之后的10年里， Slipher，十几个旋涡星云，发现大多数具有光谱红移
➢1923年，Hubble，上述星云是河外星系
➢1929年，Hubble从已测定的星系中发现：z H0d/c
z为星系光谱的红移量，d为星系的距离，H0为Hubble常数
▪ 宇宙学原理
直接证据：宇宙微波背景辐射，宇宙学性的测量 ➢在宇宙年龄为10万年时，偏离均匀的程度仅为1/1000
间接证据：平均本动速度 ➢尺度R内的平均本动速度v与密度的平均偏离M / M相关联 ➢上世纪末对本动速度的测量也支持宇宙学原理
宇宙学原理已从一种猜想变成了得到观测认证的事 c 1v/c
v c z 0v c
《物理浩瀚的宇宙》课件
黑洞是一种极度密集的天 体，其引力非常强大，以 至于光也无法逃逸。
暗物质的定义
暗物质是一种看不见、摸 不着的物质，它通过其引 力影响周围天体的运动而 被发现。
暗物质的作用
暗物质在宇宙中起着重要 的作用，它提供了宇宙大 部分的引力，帮助维持星 系的稳定。
03
宇宙的物理定律与原理
万有引力定律
总结词
万有引力定律是描述物体之间相互吸引的力，其大小与两个物体的质量成正比，与物体之间的距离的平方成反比 。
星际文明的发展
星际通讯与探测
随着科技的发展，人类已经可以通过无线电波、激光和其 他高级通讯手段与外星文明进行联系。同时，人类也在积 极探索太阳系以外的行星和其他天体。
外星文明的研究
科学家通过研究地球以外的文明迹象，如外星信号、天文 现象和不明飞行物等，试图揭示外星文明的存在和特点。
星际旅行与殖民
随着航天技术的发展，未来人类有可能实现星际旅行和殖 民，与其他文明进行交流和合作。这将有助于推动人类文 明的发展和进步。
详细描述
万有引力定律由牛顿发现，它指出任何两个物体都受到相互之间的引力作用，这个力的大小与两个物体的质量成 正比，而与它们之间的距离的平方成反比。这个定律在地球上的许多现象中都能得到验证，例如物体重力的存在 和行星的运动。
相对论原理
总结词
相对论原理是描述物体运动和力的关系的理论，它由阿尔伯特·爱因斯坦提出。相对论包括特殊相对论 和广义相对论两部分。
02
宇宙的构成与结构
星系与银河系
星系定义
星系是由无数恒星、行星、星云 、星际物质等组成的庞大天体系
统。
银河系介绍
银河系是包含地球在内的众多恒星 和星际物质的巨大旋涡星系，直径 约为10万光年，包含约2000亿颗 恒星。
暗物质的定义
暗物质是一种看不见、摸 不着的物质，它通过其引 力影响周围天体的运动而 被发现。
暗物质的作用
暗物质在宇宙中起着重要 的作用，它提供了宇宙大 部分的引力，帮助维持星 系的稳定。
03
宇宙的物理定律与原理
万有引力定律
总结词
万有引力定律是描述物体之间相互吸引的力，其大小与两个物体的质量成正比，与物体之间的距离的平方成反比 。
星际文明的发展
星际通讯与探测
随着科技的发展，人类已经可以通过无线电波、激光和其 他高级通讯手段与外星文明进行联系。同时，人类也在积 极探索太阳系以外的行星和其他天体。
外星文明的研究
科学家通过研究地球以外的文明迹象，如外星信号、天文 现象和不明飞行物等，试图揭示外星文明的存在和特点。
星际旅行与殖民
随着航天技术的发展，未来人类有可能实现星际旅行和殖 民，与其他文明进行交流和合作。这将有助于推动人类文 明的发展和进步。
详细描述
万有引力定律由牛顿发现，它指出任何两个物体都受到相互之间的引力作用，这个力的大小与两个物体的质量成 正比，而与它们之间的距离的平方成反比。这个定律在地球上的许多现象中都能得到验证，例如物体重力的存在 和行星的运动。
相对论原理
总结词
相对论原理是描述物体运动和力的关系的理论，它由阿尔伯特·爱因斯坦提出。相对论包括特殊相对论 和广义相对论两部分。
02
宇宙的构成与结构
星系与银河系
星系定义
星系是由无数恒星、行星、星云 、星际物质等组成的庞大天体系
统。
银河系介绍
银河系是包含地球在内的众多恒星 和星际物质的巨大旋涡星系，直径 约为10万光年，包含约2000亿颗 恒星。
八年级物理的七章从粒子到宇宙课程PPT
宇宙形状
根据广义相对论，宇宙可能是一个四维时空的弯曲表面，类似于一 个巨大的球体。
应用
黑洞和宇宙形状的研究有助于我们更好地理解宇宙的起源、演化和终 极命运。
06 量子力学与原子结构
量子力学的起源和发展
19世纪末的物理实验现象
在19世纪末，物理学家们面临着许多无法解释的实验现象，例如 黑体辐射和光电效应等，这些现象无法用经典物理学解释。
光是由粒子组成的，每个光子具 有能量、动量和偏振等属性。
光电效应
光照射在物质表面时，可以激发 电子并使其从物质表面逸出，这
一现象被称为光电效应。
光的干涉和衍射
光的干涉
干涉和衍射的应用
当两束或多束相干光波相遇时，它们 会相互叠加产生明暗相间的干涉条纹。
干涉和衍射现象在光学仪器、通信和 测量等领域有广泛应用。
光的衍射
光波遇到障碍物或孔洞时，会绕过障 碍物或穿过孔洞继续传播的现象。
光的偏振和全息
光的偏振
光波的电场分量在某一方向上呈 现有规律的振动，这种现象被称
为光的偏振。
光的全息
利用光的干涉和衍射原理记录并再 现三维空间信息的全息技术。
偏振和全息的应用
偏振现象在显示技术、光学通信和 摄影等领域有广泛应用，全息技术 在光学存储、显微镜和天文学等领 域有重要应用。
07 宇宙探索与未来展望
宇宙探测器和望远镜
哈勃太空望远镜
01
观测宇宙中的星系、恒星、行星和天体，提供了大量关于宇宙
起源、演化和结构的信息。
詹姆斯·韦伯太空望远镜
02
新一代的红外波段观测望远镜，将用于研究行星、星系和宇宙
的起源。
探测器
03
如旅行者号、火星勘测轨道器和火星车等，用于探测太阳系行
根据广义相对论，宇宙可能是一个四维时空的弯曲表面，类似于一 个巨大的球体。
应用
黑洞和宇宙形状的研究有助于我们更好地理解宇宙的起源、演化和终 极命运。
06 量子力学与原子结构
量子力学的起源和发展
19世纪末的物理实验现象
在19世纪末，物理学家们面临着许多无法解释的实验现象，例如 黑体辐射和光电效应等，这些现象无法用经典物理学解释。
光是由粒子组成的，每个光子具 有能量、动量和偏振等属性。
光电效应
光照射在物质表面时，可以激发 电子并使其从物质表面逸出，这
一现象被称为光电效应。
光的干涉和衍射
光的干涉
干涉和衍射的应用
当两束或多束相干光波相遇时，它们 会相互叠加产生明暗相间的干涉条纹。
干涉和衍射现象在光学仪器、通信和 测量等领域有广泛应用。
光的衍射
光波遇到障碍物或孔洞时，会绕过障 碍物或穿过孔洞继续传播的现象。
光的偏振和全息
光的偏振
光波的电场分量在某一方向上呈 现有规律的振动，这种现象被称
为光的偏振。
光的全息
利用光的干涉和衍射原理记录并再 现三维空间信息的全息技术。
偏振和全息的应用
偏振现象在显示技术、光学通信和 摄影等领域有广泛应用，全息技术 在光学存储、显微镜和天文学等领 域有重要应用。
07 宇宙探索与未来展望
宇宙探测器和望远镜
哈勃太空望远镜
01
观测宇宙中的星系、恒星、行星和天体，提供了大量关于宇宙
起源、演化和结构的信息。
詹姆斯·韦伯太空望远镜
02
新一代的红外波段观测望远镜，将用于研究行星、星系和宇宙
的起源。
探测器
03
如旅行者号、火星勘测轨道器和火星车等，用于探测太阳系行
高中物理第六章宇宙航行课件高中物理课件
答案:×
(2)第一宇宙速度是发射卫星的最小速度。(
)
答案:√
(3)无论从哪个星球上发射卫星,发射速度都要大于7.9 km/s。(
)
解析:不同星球的第一宇宙速度不同。
答案:×
(4)当发射速度v>7.9 km/s时,卫星将脱离地球的吸引,不再绕地球运动。(
)
解析:使卫星脱离地球引力束缚的最小发射速度是11.2 km/s。
如图所示,在同一轨道平面上的几颗人造地球卫星A、B、C,在某一时
刻恰好在同一直线上,下列说法正确的是(
)
A.根据v= ,可知三颗卫星的线速度vA<vB<vC
B.根据万有引力定律,可知三颗卫星受到的万有引力FA>FB>FC
C.三颗卫星的向心加速度aA>aB>aC
D.三颗卫星运行的角速度ωA<ωB<ωC
答案:×
第六页，共三十六页。
自主(zìzhǔ)梳
理
自我(zìwǒ)检
测
(5)人造卫星能够绕地球转动而不落回地面,是由于卫星不再受到地球引力
(yǐnlì)的作用。
(
)
解析:卫星仍然受到地球引力的作用,但地球引力全部用来提供卫星做圆周运动
的向心力。
答案:×
第七页，共三十六页。
探究(tànjiū)
一
探究(tànjiū)
三
随堂检测
要点提示(1)卫星的向心力是由地球与卫星的万有引力提供,故所有卫星的轨
道平面都经过地心。(2)由
角速度、周期等与其轨道半径有关。
第十七页，共三十六页。
2
可知
4π2
2
,
卫星的线速度、
(2)第一宇宙速度是发射卫星的最小速度。(
)
答案:√
(3)无论从哪个星球上发射卫星,发射速度都要大于7.9 km/s。(
)
解析:不同星球的第一宇宙速度不同。
答案:×
(4)当发射速度v>7.9 km/s时,卫星将脱离地球的吸引,不再绕地球运动。(
)
解析:使卫星脱离地球引力束缚的最小发射速度是11.2 km/s。
如图所示,在同一轨道平面上的几颗人造地球卫星A、B、C,在某一时
刻恰好在同一直线上,下列说法正确的是(
)
A.根据v= ,可知三颗卫星的线速度vA<vB<vC
B.根据万有引力定律,可知三颗卫星受到的万有引力FA>FB>FC
C.三颗卫星的向心加速度aA>aB>aC
D.三颗卫星运行的角速度ωA<ωB<ωC
答案:×
第六页，共三十六页。
自主(zìzhǔ)梳
理
自我(zìwǒ)检
测
(5)人造卫星能够绕地球转动而不落回地面,是由于卫星不再受到地球引力
(yǐnlì)的作用。
(
)
解析:卫星仍然受到地球引力的作用,但地球引力全部用来提供卫星做圆周运动
的向心力。
答案:×
第七页，共三十六页。
探究(tànjiū)
一
探究(tànjiū)
三
随堂检测
要点提示(1)卫星的向心力是由地球与卫星的万有引力提供,故所有卫星的轨
道平面都经过地心。(2)由
角速度、周期等与其轨道半径有关。
第十七页，共三十六页。
2
可知
4π2
2
,
卫星的线速度、
高中物理宇宙航行PPT课件演示文稿
旋转,成为一颗人造地球卫星了 .
牛顿设想的人造卫星原理图
第二十一页，共48页。
第二十二页，共48页。
一、宇宙速度
1、第一宇宙速度
物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的线速 度，叫第一宇宙速度，也叫环绕速度。
v =7900m/s
第二十三页，共48页。
一、宇宙速度
1、第一宇宙速度
建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动
基本思路2：重力提供向心力
mg
G
Mm R2
m
v2 R
v gR＝ 9.8 6.37 106 m / s 7.9km / s
第二十五页，共48页。
一、宇宙速度
1、第一宇宙速度
Mm
v2
mg G
R2
m R
v GM 或 v gR
R
1. 地球半径为R，质量为M，地面附近的重力加 速度为g，万有引力常量为G，则靠近地面运转的 人造地球卫星环绕速度为（ AD ）
万有引力(重力)提供向心力
一、宇宙速度
7.9km/s 11.2km/s 16.7km/s
Mm
v2
mg G
R2
m v R
GM 或v R
gR
第一宇宙速度是地球卫星的最大运行速度
第四十八页，共48页。
是地球卫星的最小发射速度
天时代……03.wmv
第十一页，共48页。
第十二页，共48页。
1957年10月，苏联发射 第一颗人造地球卫星。
1961年4月12日苏联空军少校 加加林乘坐东方一号载人飞 船进入太空，实现了人类进 入太空的梦想。
1969年7月20日，阿波罗
11号将人类送上了月球。
第十三页，共48页。
△..\录像.MPG
牛顿设想的人造卫星原理图
第二十一页，共48页。
第二十二页，共48页。
一、宇宙速度
1、第一宇宙速度
物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的线速 度，叫第一宇宙速度，也叫环绕速度。
v =7900m/s
第二十三页，共48页。
一、宇宙速度
1、第一宇宙速度
建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动
基本思路2：重力提供向心力
mg
G
Mm R2
m
v2 R
v gR＝ 9.8 6.37 106 m / s 7.9km / s
第二十五页，共48页。
一、宇宙速度
1、第一宇宙速度
Mm
v2
mg G
R2
m R
v GM 或 v gR
R
1. 地球半径为R，质量为M，地面附近的重力加 速度为g，万有引力常量为G，则靠近地面运转的 人造地球卫星环绕速度为（ AD ）
万有引力(重力)提供向心力
一、宇宙速度
7.9km/s 11.2km/s 16.7km/s
Mm
v2
mg G
R2
m v R
GM 或v R
gR
第一宇宙速度是地球卫星的最大运行速度
第四十八页，共48页。
是地球卫星的最小发射速度
天时代……03.wmv
第十一页，共48页。
第十二页，共48页。
1957年10月，苏联发射 第一颗人造地球卫星。
1961年4月12日苏联空军少校 加加林乘坐东方一号载人飞 船进入太空，实现了人类进 入太空的梦想。
1969年7月20日，阿波罗
11号将人类送上了月球。
第十三页，共48页。
△..\录像.MPG
高中物理第六章5宇宙航行课件高一物理课件
=
得v=
因为行星的质量M'是地球质量M的6倍,半径R'是地球半径R的1.5倍,即
M'=6M,R'=1.5R,
'
得 =
GM '
'
M'R
=
'
=2
即v'=2v=2×8 km/s=16 km/s。
答案:A
题后反思计算第一宇宙速度有两种方法:
(1)由
2
=
(2)由 mg=
2
步卫星距地面高度有确定值,且必须在地球的赤道平面(píngmiàn)内,即所有的同步
卫星有相同的轨道。
第十二页，共二十八页。
一
二
三
四
四、卫星的稳定运行和变轨运动
1.卫星的稳定运行
卫星绕天体在圆轨道上的匀速圆周运动是稳定的运行,此时万有引
力提供向心力。在不同的轨道,卫星稳定运行的速度不同。
2.卫星的变轨运动
的轨道运行由 =
知其运行速度要减小。
(2)当卫星的速度突然减小时,F>
2
, 即万有引力大于卫星所需
的向心力, 因此卫星将做近心运动, 同样会脱离原来的圆轨道, 轨道
半径变小, 进入新轨道运行时由 =
第十四页，共二十八页。
知运行速度将增大。
一
二
三
四
3.卫星的发射和回收(huíshōu)
km/s。但由于卫星在发射过程中要克服地球引力做功(zuògōng),增大势能,所
以将卫星发射到离地球越远的轨道上,在地面上所需要的发射速度越
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ds 2
dt 2
R
2
(t
)1
dr 2 kr
2
r 2d
2
r2
sin
2
d
2
R(t): 宇宙尺度因子 k: 宇宙曲率
k=0
k=1
k=-1
宇宙学的理论基础为爱因斯坦的广义 相对论。宇宙中的物质组成决定了宇宙 的几何及随时间的演化。
爱因斯坦：静态宇宙---宇宙学常数
Steady State Theory (稳态宇宙） 宇宙膨胀，物质不断产生，使得宇宙 在任何时间呈现出相同的状态
* 需要一个大能源 * 很难解释宇宙微波背景辐射
▪ 宇宙学现状
宇宙学从早期的哲学、宗教探索已经发 展成为一门可以被检验的科学。宇宙学 感兴趣的空间尺度从极小（10-33cm) 到极大（1028cm)，相应的能量范围为 ( 1019GeV – 1meV ).
• 课程安排
❖ 预备知识：恒星、星系、宇宙学观测量 ❖ 标准宇宙学模型：Einstein 理论 ❖ 早期宇宙：宇宙演化中的重要物理过程 ❖ 结构形成：多姿多彩的大尺度结构
物理宇宙学
引言:宇宙是什么?
▪ 人类在宇宙中的位置 ▪ 宇宙学原理 ▪ 膨胀的宇宙 ▪ 大爆炸宇宙学 ▪ 宇宙学现状 ▪ 科学挑战 ▪ ……
Aristotle: geocentric 亚利士多德地心说 地球是球形的, 其他星体围绕其作圆周运动
Ptolemy ( 50 ~ 170 A.D.): geocentric 托勒密
Copernicus (1473-1543): heliocentric cosmology
哥白尼日心说
太阳是行星系统的中心, 一切行星都绕太阳旋转。 地球也是一颗行星，有 自转也有公转。
本星系团处于室女星系团(Virgo Cluster) 外围
NGC3370
NGC4622
哈勃分类图
相互作用星系
我们处于宇宙中极其普通的位置!
人类的伟大在于她的智慧。迄今为止， 人类对于浩大勃深的宇宙具有了极其 深入的理解。
▪ 宇宙学原理
宇宙在大尺度上是均匀及各向同性的，没有 任何一个观测者在宇宙中占有特殊的位置 （空间）
将宇宙学原理扩展到时间维，则为静态宇宙 理论：没有一个时间理告诉我们宇宙的几何可以 表示为（四维时空）