高一物理-万有引力定律的应用、宇宙速度和人造卫星VIP免费

万有引力定律的应用万有引力定律的应用宇宙速度和人造卫星宇宙速度和人造卫星第四单元曲线运动万有引力定律第五节第五节一、天体质量和密度的计算天体质量的基本思路：可将天体的运行轨道视为圆形轨道，是以万有引力作向心力，维持它作匀速圆周运动。应用的基本公式为：其中的r为m绕M运行的轨道半径，T为运行周期第五节第五节万有引力定律的应用万有引力定律的应用宇宙速度和人造卫星宇宙速度和人造卫星rT4mrmrGMm2222一、天体质量和密度的计算天体质量：232GTr4M3R4V3天体密度：若m绕M表面运行则有R=r，此时若己知运行周期和运行轨道半径（两天体间距），便可求出环绕中心天体的质量。若再知该天体的半径，则可求其密度。323RGTr32GT3一、天体质量和密度的计算例1：己知：地球绕太阳运行周期为365天=3.16x107s，地球与太阳间距为1.50×1011m。求：太阳质量M为多少？rT4mrMmG22227113112232)1016.3(1067.6)1050.1(14.34GTr4MM=2.0×1030kg一、天体质量和密度的计算例2：中子星是恒星演化过程的一种可能结果。它的密度很大。现有一中子星，观测到它的自转周期为1/30s。问该中子星的最小密度应是多少才能维持该星体的稳定，不致因自转而瓦解。计算时星体可视为均匀球体。（引力常数G＝6.67×10-11Nm2/kg2）（2003年全国高考题）一、天体质量和密度的计算例2：根据分析可知，万有引力做向心力：解析：RT4mRMmGF222可得：2234GMTR由密度公式可知：32R34M解得结果：314m/kg1027.1二、发现未知天体1846年9月23日德国的加勒发现第八颗行星——海王星。1930年3月14日发现太阳系第九颗行星——幂王星三、人造卫星和宇宙速度1、人造卫星的原理及轨道平面特点：（1）人造卫星原理：如图所示三、人造卫星和宇宙速度1、人造卫星的原理及轨道平面特点：（2）轨道特点：圆轨道、圆心均在地心三、人造卫星和宇宙速度2、人造卫星运行速率、周期的计算：人造卫星运动看成匀速圆周运动时，万有引力提供向心力：)hR(T4m)hR(m)hR(vm)hR(MmG22222运行速率：)hR(GMvh越大，v越小。运行周期：GM)hR(2T3h越大，T越长。三、人造卫星和宇宙速度2、人造卫星运行速率、周期的计算：当高度h=0时：最大运行速率：s/km9.7)hR(GMv最小运行周期：min85GM)hR(2T3三、人造卫星和宇宙速度3、地球同步卫星（1）地球同步卫星轨道平面为赤道平面，周期与地球自转周期相同，相对地面静止，轨道半径确定，轨道确定，运行速率确定。如图所示，地球同步卫星只能定点于赤道上空某一固定圆轨道上，假设卫星是在除赤道平面以外的任一条轨道上运转，卫星受到地球引力F引，它可以分解为两个力F向和F1，在F1的作用下，卫星会向赤道平面漂移，从而无法定点。同步卫星三、人造卫星和宇宙速度3、地球同步卫星若卫星轨道在赤道平面内，则卫星做圆周运动所需的向心力F向的方向和受到的地球引力F引的方向，以及引力的另一个分力的方向都在轨道平面内，不会使卫星发生漂移。所以地球同步卫星只能定点于赤道上空某一固定圆轨道上。同步卫星三、人造卫星和宇宙速度3、地球同步卫星由：r)T2(mrMmG22得：3224GMTr因为T恒定，所以r恒定，代入数据可得：同步卫星轨道半径r=3.2×104km其它卫星的轨道平面虽不一定在地球赤道平面内，但轨道圆心必过地球的球心，其原因与上述相同。三、人造卫星和宇宙速度3、地球同步卫星（2）同步卫星的应用①用于通讯、移动电话、电视信号的传播。②GPS定位、导航。③利用太阳能发电，以微波形式传回地面。三、人造卫星和宇宙速度4、宇宙速度第一宇宙速度（又称环绕速度）：绕地球表面附近做匀速圆周运动的卫星的速率，是地球卫星的最小发射速度，也是地球卫星做匀速圆周运动的最大速度。三、人造卫星和宇宙速度4、宇宙速度第一宇宙速度（又称环绕速度）：设地球半径为R由：RvmRMmG212得：gRRGMv1第一宇宙速度（环绕速度）v1=7.9km/s第二宇宙速度（脱离速度）v2=11.2km/s第三宇宙速度（逃逸速度）v3=16.7km/s注意：宇宙速度均指发射卫星的速度。三、人造卫星和宇宙速度例3：一...