萬有引力與航天專題整理(萬有引力與航天知識點)
哈嘍,大家好~~~我是小編田甜,關(guān)于萬有引力與航天專題整理,萬有引力與航天知識點這個很多人還不知道,那么現(xiàn)在讓田甜帶著大家一起來看看吧!
第六章 萬有引力與航天開普勒行星運動定律(1).所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓,太陽處在橢圓的一個焦點上.(2).對任意一個行星來說,它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積.(3).所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等. (K只與中心天體質(zhì)量M有關(guān))行星軌道視為圓處理,開三變成 (K只與中心天體質(zhì)量M有關(guān))2、萬有引力定律:自然界中任何兩個物體都是相互吸引的,引力的大小跟這兩個物體質(zhì)量的乘積成正比,跟它們距離的二次方成反比。
表達式: 適用于兩個質(zhì)點(兩個天體)、一個質(zhì)點和一個均勻球(衛(wèi)星和地球)、兩個均勻球。
(質(zhì)量均勻分布的球可以看作質(zhì)量在球心的質(zhì)點) 3、萬有引力定律的應(yīng)用:(天體質(zhì)量M, 衛(wèi)星質(zhì)量m,天體半徑R, 軌道半徑r,天體表面重力加速度g ,衛(wèi)星運行向心加速度 ,衛(wèi)星運行周期T)兩種基本思路:1.萬有引力=向心力 (一個天體繞另一個天體作圓周運動時,r=R+h ) G 人造地球衛(wèi)星(只討論繞地球做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星r=R+h): ,r越大,v越??; ,r越大, 越??; ,r越大,T越大; ,r越大, 越小。
(1)用萬有引力定律求中心星球的質(zhì)量和密度求質(zhì)量:①天體表面任意放一物體重力近似等于萬有引力:mg = G → ②當(dāng)一個星球繞另一個星球做勻速圓周運動時,設(shè)中心星球質(zhì)量為M,半徑為R,環(huán)繞星球質(zhì)量為m,線速度為v,公轉(zhuǎn)周期為T,兩星球相距r,由萬有引力定律有: ,可得出中心天體的質(zhì)量: 求密度 2.在天體表面任意放一物體重力近似等于萬有引力 (重力是萬有引力的一個分力) 地面物體的重力加速度:mg = G g = G ≈9.8m/s2 高空物體的重力加速度:mg = G g = G <9.8m/s23、萬有引力和重力的關(guān)系: 一般的星球都在不停地自轉(zhuǎn),星球表面的物體隨星球自轉(zhuǎn)需要向心力,因此星球表面上的物體所受的萬有引力有兩個作用效果:一個是重力,一個是向心力。
星球表面的物體所受的萬有引力的一個分力是重力,另一個分力是使該物體隨星球自轉(zhuǎn)所需的向心力4、第一宇宙速度: ----在地球表面附近(軌道半徑可視為地球半徑)繞地球作圓周運動的衛(wèi)星的線速度,在所有圓周運動的衛(wèi)星中是最大的運行速度,是最小的發(fā)射速度. 衛(wèi)星貼近地球表面飛行 地球表面任意放一物體 : = =7.9km/s 7.9×103m/s稱為第一宇宙速度;11.2×103m/s稱為第二宇宙速度;16.7×103m/s稱為第三宇宙速度。
4.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,又因為地面附近 ,所以有 。
它們分別是繞地球做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星的最大線速度和最小周期。
⑶同步衛(wèi)星。
“同步”的含義就是和地球保持相對靜止(又叫靜止軌道衛(wèi)星),所以其周期等于地球自轉(zhuǎn)周期,既T=24h,根據(jù)⑴可知其軌道半徑是唯一確定的,經(jīng)過計算可求得同步衛(wèi)星(三萬六千千米),而且該軌道必須在地球赤道的正上方,衛(wèi)星的通訊衛(wèi)星(又稱同步衛(wèi)星)相對于地面靜止不動,其圓軌道位于赤道上空運轉(zhuǎn)方向必須是由西向東。
其周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同(一天),其軌道半徑是一個定值。
離地面的高度為h=3.6×107m≈5.6R地5.衛(wèi)星在發(fā)射時加速升高和返回減速的過程中,均發(fā)生超重現(xiàn)象,進入圓周運動軌道后,發(fā)生完全失重現(xiàn)象,一切在地面依靠重力才能完成的實驗都無法做6.經(jīng)典力學(xué)的局限性牛頓運動定律只適用于解決宏觀、低速問題,不適用于高速運動問題,不適用于微觀世界。
GMm/r^2=mr(2π/t)^2=(mv^2)/r=(mv2π)/T =mrw^2 密度=3g/4πRG(R為該星球的半徑) mg=GMm/r^2 應(yīng)用變式 求天體質(zhì)量(以地球質(zhì)量計算為例 ①知月球繞地球運動的周期T,半徑r 由GMm/r^2=mr(2π/t)^2 得,M=4(π^2)(r^3)/GT^2 ②知月球繞地球運動的線速度v和半徑r 由GMm/r^2=(mv^2)/r, 得M=(rv^2)/G ③知月球繞地球運動的限速的v和周期T 由GMm/r^2=(mv2π)/T 得M=(2πvr^2)/TG=(Tv^3)/2πG ④知地球的半徑r和地球表面的重力加速度g 由黃金代換(mg=GMm/r^2)知M=gr^2/G 做萬有引力的題目 也就是簡單的天體力學(xué) 記住公式是最基本的 許多題都是套公式的 非常簡單 要拿高分 看下面 下面說一下需要注意的 一. 建立兩種模型 確定研究對象的物理模型是解題的首要環(huán)節(jié),運用萬有引力定律也不例外,無論是自然天體(如月球、地球、太陽),還是人造天體(如飛船、衛(wèi)星、空間站),也不管它多么大,首先應(yīng)把它們抽象為質(zhì)點模型。
人造天體直接看作質(zhì)點;自然天體看作球體,質(zhì)量則抽象為在其球心。
這樣,它們之間的運動抽象為一個質(zhì)點繞另一質(zhì)點的勻速圓周運動。
二. 抓住兩條思路 無論物體所受的重力,還是天體的運動,都跟萬有引力存在著直接的因果關(guān)系,因此,萬有引力定律在這些問題中的應(yīng)用十分廣泛。
但解決問題的基本思路實質(zhì)上只有兩條: 思路1:利用萬有引力等于重力的關(guān)系 即 思路2:利用萬有引力等于向心力的關(guān)系 即 式中a是向心加速度,根據(jù)問題的條件可以用來表示。
三. 分清三對概念 1. 重力和萬有引力 重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的,但它是萬有引力的一個分力。
在地球表面上隨緯度的增大而增大。
由于物體的重力和地球?qū)υ撐矬w的萬有引力差別很小,一般可認(rèn)為二者大小相等。
即有,此時,這個式子稱為黃金代換。
在解決天體運動問題時,若環(huán)繞中心星球質(zhì)量M未知,可用該中心星體的半徑和其表面重力加速度來表示。
2. 隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度和環(huán)繞運行的向心加速度 放于地面上的物體隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力是地球?qū)ξ矬w的引力和地面支持力的合力提供;而環(huán)繞地球運行的衛(wèi)星所需的向心力完全由地球?qū)ζ涞囊μ峁瑑蓚€向心力的數(shù)值相差很多。
對應(yīng)的計算方法也不同:物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度,T為地球的自轉(zhuǎn)周期;衛(wèi)星繞地球環(huán)繞運行的向心加速度,式中M為地球質(zhì)量,r為衛(wèi)星與地心的距離。
本文分享完畢,希望對大家有所幫助哦。
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