总复习学案天体运动

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1、2012届高三物理二轮复习学案：天体运动高三（）班姓名__________一、开普勒运动定律1．开普勒第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是______，太阳处在所有椭圆的一个______上．2．开普勒第二定律：对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的________3．开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟_______的二次方的比值都相等．表达式：__________.二、万有引力定律1．内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小跟物体的质量m1和m2的______成正比，跟它们之间距离r的________成

2、反比．2．公式：F＝______，其中G＝6.67×10－11N·m2/kg2叫引力常量．3．适用条件万有引力定律只适用于_______的相互作用．4．特殊情况(1)两质量分布均匀的球体间的相互作用，也可用本公式来计算，其中r为_____________(2)计算一个质量分布均匀的球体和球外一个质点间的万有引力也适用，其中r为_________三、重力和万有引力1．重力是地面附近的物体受到地球的万有引力而产生的；万有引力是物体随地球自转所需向心力和重力的合力．如图所示，万有引力F产生两个效果：一是提供物体随地球自转所需的向心力；二是产生物体的重力．由于

3、F向＝mω2r，随纬度的增大而减小，所以物体的重力随纬度的增大而增大，即重力加速度从赤道到两极逐渐增大．在赤道处，物体的万有引力F分解的两个分力F向和mg刚好在一条直线上，则有F引＝F向＋mg.(F向一般很小)2．实际上因自转而导致的重力和万有引力的差别是很小的，我们往往忽略这种差别(除非涉及并专门讨论重力与万有引力的区别)，认为物体所受重力就等于万有引力．设星球质量为M，半径为R，(1)在星球表面重力加速度g＝.(2)在离星球表面高h处的重力加速度gh＝四、三种宇宙速度1．第一宇宙速度(环绕速度)：v1＝________，是人造地球卫星的最小____

4、___速度．也是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大速度．42．第二宇宙速度(脱离速度)：v2＝11.2km/s是使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度．3．第三宇宙速度(逃逸速度)：v3＝16.7km/s是使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度．五万有引力定律在天文学上的应用1．基本方法：把天体(或人造卫星)的运动看成匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供．2．解决天体圆周运动问题的两条思路1.动力学特征：近似地看成是匀速圆周运动所需的向心力由万有引力提供2在地面附近万有引力近似等于物体的重力，F引＝mg即G＝mg，整理得GM＝gR2.3、天体质量M、密

5、度ρ的估算(1)测出卫星围绕天体做匀速圆周运动的半径r和周期T。(２)测出天体表面g及R：六、卫星的规律应用及变轨问题1．卫星的各物理量随轨道半径变化的规律(1)向心力和向心加速度：向心力是由万有引力充当的，即F＝G.再根据牛顿第二定律可得，随着轨道半径的增加，卫星的向心力和向心加速度都减小．(2)线速度v：由G＝m得v＝，随着轨道半径的增加，卫星的线速度减小．(3)角速度ω：由G＝mω2r得ω＝，随着轨道半径的增加，做匀速圆周运动的卫星的角速度减小．(4)周期T：由＝mr，得T＝2π，随着轨道半径的增加，卫星的周期增大．(5）设星球质量为M，半径为R

6、，星球表面重力加速度g＝.4离星球表面高h处的重力加速度gh＝随着轨道半径的增加，重力加速度减小．2．卫星的稳定运行与变轨运行分析(1)圆轨道上的稳定运行：若卫星所受万有引力等于其做匀速圆周运动的向心力，将保持匀速圆周运动，即G＝m＝mrω2＝mr()2(2)变轨运行分析：当卫星由于某种原因速度突然改变时(开启或关闭发动机或空气阻力作用)，万有引力就不再等于向心力，卫星将做变轨运行．①当v增大时，所需向心力m增大，即万有引力不足以提供向心力，卫星将做离心运动，脱离原来的圆轨道，轨道半径变大，但卫星一旦进入新的轨道运行，由v＝知其运行速度要减小，但重力势

7、能、机械能均增加．②当卫星的速度突然减小时，向心力m减小，即万有引力大于卫星所需的向心力，因此卫星将做向心运动，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v＝知运行速度将增大，但重力势能、机械能均减少．(卫星的发射和回收就是利用了这一原理)3.卫星的超重与失重卫星在进入轨道的加速过程及返回前的减速阶段，由于具有向上的加速度而超重；卫星在进入轨道后的正常运转过程中，由于万有引力完全充当向心力，产生指向地心的向心加速度，卫星上的物体对支持面和悬绳无弹力作用，处于完全失重状态．平常由重力产生的物理现象都会消失，水银压强计失效、天平失效，但弹簧测

8、力计不失效，只是不能测重力了．七地球同步卫星地球同步卫星只能在赤道_______，与地球自转具