萬有引力和人造地球衛(wèi)星.ppt
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萬有引力.人造衛(wèi)星,2005屆高三物理第一輪復(fù)習(xí),魯迅中學(xué)余永國,,,,,,高考詮釋21、萬有引力定律的應(yīng)用人造地球衛(wèi)星的運(yùn)動（限于圓軌道）Ⅱ22、宇宙速度Ⅰ,知識梳理１.萬有引力和重力的關(guān)系２.人造衛(wèi)星３.宇宙速度４.同步衛(wèi)星５.雙星模型６.黑洞,A.萬有引力和重力的關(guān)系,1、地球上物體說明:忽略天體自轉(zhuǎn)的影響重力：重力加速度：２.人造地球衛(wèi)星萬有引力（重力）全部用來提供向心力。,,F萬＝G＝F向,例１.地球上空一宇宙飛船沿地球半徑方向以5m/s2的加速度勻加速離地心而去，飛船中某宇航員質(zhì)量為48kg，他在此時(shí)的視重為270N。已知地球的半徑為6400km，求飛船此時(shí)離地面的高度。,例２、有一個(gè)球形天體，其自轉(zhuǎn)周期為T，在它兩極處，用彈簧秤稱得某物體重為P，在它的赤道處，稱得該物體重為0.9P，萬有引力恒量為G。求該天體的平均密度,例3、地球赤道上的物體重力加速度為g，物體在赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a，要使赤道上的物體“飄”起來，則地球的轉(zhuǎn)速應(yīng)為原來的：,1.動力學(xué)特征：近似地看成是勻速圓周運(yùn)動所需的向心力由萬有引力提供2、天體質(zhì)量M、密度ρ的估算：(1)測出衛(wèi)星圍繞天體做勻速圓周運(yùn)動的半徑r和周期T。,B.天體運(yùn)動,,(２)測出天體表面g及R,例４.為了測量某一被新發(fā)現(xiàn)的行星的半徑和質(zhì)量，一艘宇宙飛船飛近它的表面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。飛船在引力作用下進(jìn)入該行星表面的圓形軌道，在繞行中做了第一次測量。繞行數(shù)圈后，著陸在該行星上，并進(jìn)行了第二次測量。依據(jù)測量的數(shù)據(jù)，就可以求出該星球的半徑和星球的質(zhì)量。已知萬有引力恒量為G。飛船上備有以下實(shí)驗(yàn)器材A.一只精確秒表B.一個(gè)已知質(zhì)量為m的物體C.一個(gè)彈簧秤D.一臺天平（附砝碼）請根據(jù)題意回答以下問題：（1）第一次測量所選用的實(shí)驗(yàn)器材為____測量的物理量是______（2）第二次測量所選用的實(shí)驗(yàn)器材為____測量的物理量是______（3）試推導(dǎo)出行星的半徑、質(zhì)量的表達(dá)式。（用已知量和測出的物理量表示）,c.衛(wèi)星的運(yùn)動,１.衛(wèi)星軌道設(shè)置人造地球衛(wèi)星的圓心必須和地心重合２.運(yùn)動量GMm/R2=ma=mV2/R=m(2π/T)2R=mω2R,,例５:某同學(xué)欲通過Internet網(wǎng)查詢“神舟”五號飛船繞地球運(yùn)行的相關(guān)科技數(shù)據(jù)，從而將其與地球同步衛(wèi)星進(jìn)行比較．他了解到“神舟”五號在圓周軌道運(yùn)轉(zhuǎn)一周的時(shí)間小于24小時(shí)．由此分析()A．“神舟”五號圓周軌道上運(yùn)行速率比地球同步衛(wèi)星小B．“神舟”五號圓周軌道上的運(yùn)行角速度比地球同步衛(wèi)星小C“神舟”五號在圓周軌道上運(yùn)行時(shí)離地面高度比地球同步衛(wèi)星高D．“神舟”五號運(yùn)行的向心加速度比地球同步衛(wèi)星大,３.人造衛(wèi)星的發(fā)射宇宙速度第一宇宙速度衛(wèi)星在地面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動必須具有的速度,第二宇宙速度：v=11.2km/s脫離地球束縛最小發(fā)射速度第三宇宙速度：v=16.7km/s脫離太陽束縛最小發(fā)射速度,說明.最小發(fā)射速度最大運(yùn)行速度,例６、在某星球上以速度v0豎直上拋一物體,經(jīng)過時(shí)間t,物體落回拋出點(diǎn).如將物體沿該星球赤道切線方向拋出,要使物體不再落回星球表面,拋出的初速至少應(yīng)為_______(已知星球半徑為R,不考慮星球自轉(zhuǎn))。,例７地球同步衛(wèi)星的發(fā)射一般是采用“三步走”來實(shí)施的：首先利用大推力火箭把衛(wèi)星送入近地圓軌道I；經(jīng)過調(diào)整后，啟動所攜帶的推進(jìn)器一段時(shí)間，使衛(wèi)星進(jìn)入橢圓轉(zhuǎn)移軌道Ⅱ；再經(jīng)調(diào)整后，在橢圓軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)再次利用推進(jìn)器，使衛(wèi)星進(jìn)入地球同步軌道Ⅲ，軌道情景如圖所示（1）比較衛(wèi)星I、Ⅱ運(yùn)動經(jīng)過A點(diǎn)的加速度aⅠ、aⅡ，并簡要說明理由.（推進(jìn)器不在工作狀態(tài)時(shí)）答：aⅠaⅡ理由：（2）比較衛(wèi)星沿軌道Ⅱ和Ⅲ運(yùn)動經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)速度和的大小關(guān)系（3）已知地球半徑R=6.4106m，地面處重力加速度同步衛(wèi)星的周期T=8.64104s。利用以上數(shù)據(jù)求出衛(wèi)星在同步軌道上的運(yùn)動速度（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）,４.衛(wèi)星的變軌,例８、宇宙飛船要與軌道空間站對接，飛船為了追上軌道空間站。A.只能從較低軌道上加速B.只能從較高軌道上加速C.只能從與空間站同一高度軌道上加速D.無論在什么軌道上,只要加速就行,,,,,５.衛(wèi)星的回收,例９、人造地球衛(wèi)星沿圓形軌道運(yùn)轉(zhuǎn)，由于大氣層的阻力影響，使得衛(wèi)星的運(yùn)行高度逐漸降低，則衛(wèi)星的A.動能逐漸增大，勢能逐漸減小，總機(jī)械能保持不變B.動能逐漸減小，勢能逐漸增大，總機(jī)械能保持不變C.動能逐漸增大，勢能逐漸減小，總機(jī)械能逐漸減小D.動能逐漸減小，勢能逐漸增大，總機(jī)械能逐漸增大,６、衛(wèi)星的“超重”與“失重”“超重”：衛(wèi)星進(jìn)入軌道前加速過程，衛(wèi)星的回收時(shí)減速過程衛(wèi)星上物體“超重”。此種情況與“升降機(jī)”中物體超重相同?！笆е亍保盒l(wèi)星進(jìn)入軌道后，正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，衛(wèi)星上物體完全“失重”（因?yàn)橹亓μ峁┫蛐牧Γ?。因此，在衛(wèi)星上的儀器，凡是制造原因與重力有關(guān)的均不能使用。,７.地球同步衛(wèi)星,同步衛(wèi)星的四定1.軌道平面：而同步衛(wèi)星一定位于赤道的正上方2.周期：地球同步衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)周期T＝24h3軌道半徑：軌道半徑為r=6.6R.其離地面高度也一定的ｈ＝5.6Ｒ4.線速度：地球同步衛(wèi)星的線速度大小為v=3.08103m/s，為定值，繞行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同,１０我國發(fā)射的風(fēng)云一號氣象衛(wèi)星是極地衛(wèi)星，衛(wèi)星飛過兩極上空，其軌道平面與道平面垂直，周期為12h；我國發(fā)射的風(fēng)云二號氣象衛(wèi)星是地球同步衛(wèi)星，周期是24h，由此可知，兩顆衛(wèi)星相比A、風(fēng)云一號氣象衛(wèi)星距地面較近B、風(fēng)云一號氣象衛(wèi)星覆蓋面較大C、風(fēng)云一號氣象衛(wèi)星的運(yùn)動速度較大D、風(fēng)云一號氣象衛(wèi)星的運(yùn)動速度較小,例1１、已知地球的半徑R＝6.4106m，地面的重力加速度g＝10m/s2，第一宇宙速度v＝7.9103m/s，月球與地球相距r＝3.8108m，月球繞地球一周T＝648h。為了快速估算地球同步衛(wèi)星離地面的高度H，可選用上列的數(shù)據(jù)是（只填該數(shù)據(jù)物理量的符號），估算的關(guān)系式是H＝，H的大小為m。（結(jié)果只保留兩位有效數(shù)字）,例１２a、b為地球上的物體，a處于北緯400，b在赤道上，c、d為地球衛(wèi)星，c、d軌道都處在赤道平面上，c為近地衛(wèi)星，d為同步衛(wèi)星。關(guān)于的T、a向、g、v正確的判斷是：A、Ta=Tb=Tc=TdB、aa下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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