高中物理天體運(yùn)動(dòng)(超經(jīng)典)

1、1天體運(yùn)動(dòng)（經(jīng)典版天體運(yùn)動(dòng)（經(jīng)典版）一、開普勒運(yùn)動(dòng)定律一、開普勒運(yùn)動(dòng)定律1、開普勒第一定律：所有的行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上2、開普勒第二定律：對(duì)于每一個(gè)行星而言，太陽和行星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等3、開普勒第三定律：所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等二、萬有引力定律二、萬有引力定律1、內(nèi)容：宇宙間的一切物體都是互相吸引的，兩個(gè)物體間的引力大小，跟它們的質(zhì)量的乘積成正比

2、，跟它們的距離的平方成反比2、公式：F＝G其中，稱為為有引力恒量。221rmm22111067.6kgmNG????3、適用條件：嚴(yán)格地說公式只適用于質(zhì)點(diǎn)間的相互作用，當(dāng)兩個(gè)物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物體本身的大小時(shí)，公式也可近似使用，但此時(shí)r應(yīng)為兩物體重心間的距離注意：注意：萬有引力定律把地面上的運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來，是自然界中最普遍的規(guī)律之一，式中引力恒量G的物理意義：G在數(shù)值上等于質(zhì)量均為1千克的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相距1米時(shí)相互作用的萬有引力4

3、、萬有引力與重力的關(guān)系：合力與分力的關(guān)系。三、衛(wèi)星的受力和繞行參數(shù)（角速度、周期與高度）三、衛(wèi)星的受力和繞行參數(shù)（角速度、周期與高度）1、由，得，∴當(dāng)h↑，v↓????22mMvGmrhrh?????GMvrh??2、由G=mω2（rh），得ω=，∴當(dāng)h↑，ω↓??2hrmM???3hrGM?3、由G，得T=∴當(dāng)h↑，T↑??2hrmM???224mrhT?????GMhr324??注：注：（1）衛(wèi)星進(jìn)入軌道前加速過程，衛(wèi)星上物體超重（

4、2）衛(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4、三種宇宙速度（1）第一宇宙速度（環(huán)繞速度）：v1=7.9kms，人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度。也是人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度。計(jì)算：在地面附近物體的重力近似地等于地球?qū)ξ矬w的萬有引力，重力就是衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力當(dāng)r＞＞h時(shí)gh≈g所以v1＝=79103ms??21vmgmrh??gr第一宇宙速度是在地面附近（h＜＜r），衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度（2）第二宇宙速度

5、（脫離速度）：v2=11.2kms，使衛(wèi)星掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度（3）第三宇宙速度（逃逸速度）：v3=16.7kms，使衛(wèi)星掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度四、兩種常見的衛(wèi)星四、兩種常見的衛(wèi)星1、近地衛(wèi)星、近地衛(wèi)星近地衛(wèi)星的軌道半徑r可以近似地認(rèn)為等于地球半徑R，其線速度大小為v1=7.9103ms；其周期為T=5.06103s=84min。它們分別是繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星的最大線速度和最小3（）A15天B25天C35天D

6、45天1、；2、C；3、D；4、B302218RTR（）【例】計(jì)算中心天體的質(zhì)量、密度【例】計(jì)算中心天體的質(zhì)量、密度1已知萬有引力常量G，地球半徑R，月球和地球之間的距離r，同步衛(wèi)星距地面的高度h，月球繞地球的運(yùn)轉(zhuǎn)周期T1，地球的自轉(zhuǎn)周期T2，地球表面的重力加速度g。某同學(xué)根據(jù)以上條件，提出一種估算地球質(zhì)量M的方法：同步衛(wèi)星繞地球作圓周運(yùn)動(dòng)，由得hTmhMmG2222??????????23224GThM??⑴判斷以上結(jié)果是否正確，并說

7、明理由。如不正確，給出正確的解法和結(jié)果。⑵請(qǐng)根據(jù)已知條件再提出兩種估算地球質(zhì)量的方法并解得結(jié)果。2宇航員站在某一星球表面某高處，沿水平方向拋出一小球。經(jīng)過時(shí)間t，小球落到星球表面，測(cè)得拋出點(diǎn)與落地點(diǎn)之間的距離為L(zhǎng)。若拋出時(shí)的初速度增大到2倍，則拋出點(diǎn)與落地點(diǎn)之間的距離為L(zhǎng)。已知兩落地點(diǎn)在同一水平面上，該星球的半徑為R，萬有引3力常數(shù)為G。求該星球質(zhì)量M。32003年10月16日北京時(shí)間6時(shí)34分，中國首次載人航天飛行任務(wù)獲得圓滿成功。據(jù)

8、報(bào)道，中國首位航天員楊利偉乘坐的“神舟”五號(hào)載人飛船，于北京時(shí)間十月十五日九時(shí)，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用“長(zhǎng)征二號(hào)F”型運(yùn)載火箭發(fā)射升空。此后，飛船按照預(yù)定軌道環(huán)繞地球十四圈，在太空飛行約二十一小時(shí)，若其運(yùn)動(dòng)可近似認(rèn)為是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，飛船距地面高度約為340千米，已知萬有引力常量為G=6.6710－11牛米2千克2，地球半徑約為6400千米，且地球可視為均勻球體，則試根據(jù)以上條件估算地球的密度。（結(jié)果保留1位有效數(shù)學(xué)）4中子星是恒星演化過程