万有引力定律天体运动.ppt

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1、万有引力定律天体运动要点·疑点·考点课前热身能力·思维·方法延伸·拓展要点·疑点·考点一、万有引力定律1.万有引力定律的内容和公式宇宙间的一切物体都是互相吸引的.两个物体间的引力的大小,跟它们的质量的乘积成正比,跟它们的距离的平方成反比.公式:F=Gm1m2/r2,其中G=6.67×10-11N·m2/kg2,叫引力常量.要点·疑点·考点2.适用条件:公式适用于质点间的相互作用.当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时.物体可视为质点.均匀的球体也可以视为质点,r是两球心间的距离.要点·疑点·考点二、应用万有引力

2、定律解释天体的运动1.基本方法:把天体的运动看成是匀速圆周运动,其所需向心力由万有引力提供,GMm/r2=mv2/r=m2r=m(2/T)2r应用时可根据实际情况,选用适当的公式进行分析或计算.要点·疑点·考点2.天体质量M、密度ρ的估算测出卫星绕天体做匀速圆周运动的半径R和周期T,由GMm/R2=m(2/T)2R得此天体质量:M=42R3/(GT2),=M/V=M/(4/3R03)=3R3/(GT2R03)(R0为天体半径).当卫星沿天体表面绕天体运行时,R=R0,则=3/(GT2).要点·疑点

3、·考点3.卫星的绕行速度、角速度、周期与半径R的关系(1)由GMm/R2=mv2/R得v2=GM/R,所以R越大,v越小(2)由GMm/R2=m2R得2=GM/R3,所以R越大,越小;(3)由GMm/R2=m(2/T)2R得T2=42R3/(GM),所以R越大,T越大.要点·疑点·考点4.三种宇宙速度(1)第一宇宙速度(环绕速度):v1=7.9km/s,是人造地球卫星的最小发射速度,是绕地球做匀速圆周运动中的最大速度.(2)第二宇宙速度(脱离速度):v2=11.2km/s,使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速

4、度.(3)第三宇宙速度(逃逸速度):v3=16.7km/s,使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度.要点·疑点·考点5.地球同步卫星所谓地球同步卫星,是相对于地面静止的,和地球自转具有相同周期的卫星,T=24h.同步卫星必须位于赤道正上方距地面高度h≈3.6×104km(怎么计算?)要点·疑点·考点6.卫星的超重和失重.(1)卫星进入轨道前加速过程,卫星上物体超重.(2)卫星进入轨道后正运转时,卫星上物体完全失重.课前热身1.对于万有引力定律的表达式F=Gm1m2/r2,下列说法正确的是(A)A.公式中G为引力常量

5、,它是由实验测得的,而不是人为规定的B.当r趋近于0时,万有引力趋近于无穷大C.m1、m2受到的引力总是大小相等、方向相反,是一对平衡力D.公式中的F应理解为m1、m2所受引力之和课前热身2.对于引力常量G,下列说法中错误的是(BCD)A.其大小与物体的质量的乘积成正比,与距离的平方成反比B.是适用于任何两物体间的普适恒量,且其大小与单位制有关C.在国际单位制中,G的单位是N·m2/kg2D.在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距1m时的相互作用力课前热身3.人造卫星以地心为圆心,做匀速圆周运动,它的速率、周期与

6、它的轨道半径的关系是(C)A.半径越大,速率越大,周期越大B.半径越大,速率越小,周期越小C.半径越大,速率越小,周期越大D.半径越大,速率越大,周期越小课前热身4.两颗人造地球卫星质量之比m1∶m2=1∶2,轨道半径之比R1∶R2=3∶1,下列有关数据之比正确的是(D)A.周期之比T1∶T2=3∶1B.线速度之比v1∶v2=3∶1C.向心力之比F1∶F2=1∶9D.向心加速度之比a1∶a2=1∶9能力·思维·方法【例1】关于人造地球卫星,下列说法中正确的是(C)A.运行的轨道半径越大,线速度越大B.卫星绕地球运行

7、的环绕速率可能等于8km/sC.卫星的轨道半径越大,周期也越大D.运行的周期可能等于80分钟能力·思维·方法【解析】A错误,由GMm/R2=mv2/R得环绕速度v2=GM/R,R越大,v越小.B错误:由v=7.9km/s,这是最大的环绕速度.C正确:GMm/r2=m(2/T)2·r得T2=42r3/(GM),即r越大,T也越大.D错误:由T2=42r3/(GM)代入地球质量和半径可知T=85min,这是绕地球做匀速圆周运动的最小周期.能力·思维·方法【例2】地球和月球中心的距离大约是4×108m,估算地球的质

8、量为6×1024kg(结果保留一位有效数字).能力·思维·方法【解析】月球绕地球的运动可近似看成匀速圆周运动,月球绕地球一周大约是30天,其周期T=30×24×3600s=2.6×106s,月球做圆周运动所需的向心力由地球对它的万有引力提供,即Gm月m地/r2=m月(2/T)2r,得:m地=42r3/(GT3)=4×3.142×(4×108)3/[6.6

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1、万有引力定律天体运动要点·疑点·考点课前热身能力·思维·方法延伸·拓展要点·疑点·考点一、万有引力定律1.万有引力定律的内容和公式宇宙间的一切物体都是互相吸引的.两个物体间的引力的大小,跟它们的质量的乘积成正比,跟它们的距离的平方成反比.公式:F=Gm1m2/r2,其中G=6.67×10-11N·m2/kg2,叫引力常量.要点·疑点·考点2.适用条件:公式适用于质点间的相互作用.当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时.物体可视为质点.均匀的球体也可以视为质点,r是两球心间的距离.要点·疑点·考点二、应用万有引力

2、定律解释天体的运动1.基本方法:把天体的运动看成是匀速圆周运动,其所需向心力由万有引力提供,GMm/r2=mv2/r=m2r=m(2/T)2r应用时可根据实际情况,选用适当的公式进行分析或计算.要点·疑点·考点2.天体质量M、密度ρ的估算测出卫星绕天体做匀速圆周运动的半径R和周期T,由GMm/R2=m(2/T)2R得此天体质量:M=42R3/(GT2),=M/V=M/(4/3R03)=3R3/(GT2R03)(R0为天体半径).当卫星沿天体表面绕天体运行时,R=R0,则=3/(GT2).要点·疑点

3、·考点3.卫星的绕行速度、角速度、周期与半径R的关系(1)由GMm/R2=mv2/R得v2=GM/R,所以R越大,v越小(2)由GMm/R2=m2R得2=GM/R3,所以R越大,越小;(3)由GMm/R2=m(2/T)2R得T2=42R3/(GM),所以R越大,T越大.要点·疑点·考点4.三种宇宙速度(1)第一宇宙速度(环绕速度):v1=7.9km/s,是人造地球卫星的最小发射速度,是绕地球做匀速圆周运动中的最大速度.(2)第二宇宙速度(脱离速度):v2=11.2km/s,使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速

4、度.(3)第三宇宙速度(逃逸速度):v3=16.7km/s,使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度.要点·疑点·考点5.地球同步卫星所谓地球同步卫星,是相对于地面静止的,和地球自转具有相同周期的卫星,T=24h.同步卫星必须位于赤道正上方距地面高度h≈3.6×104km(怎么计算?)要点·疑点·考点6.卫星的超重和失重.(1)卫星进入轨道前加速过程,卫星上物体超重.(2)卫星进入轨道后正运转时,卫星上物体完全失重.课前热身1.对于万有引力定律的表达式F=Gm1m2/r2,下列说法正确的是(A)A.公式中G为引力常量

5、,它是由实验测得的,而不是人为规定的B.当r趋近于0时,万有引力趋近于无穷大C.m1、m2受到的引力总是大小相等、方向相反,是一对平衡力D.公式中的F应理解为m1、m2所受引力之和课前热身2.对于引力常量G,下列说法中错误的是(BCD)A.其大小与物体的质量的乘积成正比,与距离的平方成反比B.是适用于任何两物体间的普适恒量,且其大小与单位制有关C.在国际单位制中,G的单位是N·m2/kg2D.在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距1m时的相互作用力课前热身3.人造卫星以地心为圆心,做匀速圆周运动,它的速率、周期与

6、它的轨道半径的关系是(C)A.半径越大,速率越大,周期越大B.半径越大,速率越小,周期越小C.半径越大,速率越小,周期越大D.半径越大,速率越大,周期越小课前热身4.两颗人造地球卫星质量之比m1∶m2=1∶2,轨道半径之比R1∶R2=3∶1,下列有关数据之比正确的是(D)A.周期之比T1∶T2=3∶1B.线速度之比v1∶v2=3∶1C.向心力之比F1∶F2=1∶9D.向心加速度之比a1∶a2=1∶9能力·思维·方法【例1】关于人造地球卫星,下列说法中正确的是(C)A.运行的轨道半径越大,线速度越大B.卫星绕地球运行

7、的环绕速率可能等于8km/sC.卫星的轨道半径越大,周期也越大D.运行的周期可能等于80分钟能力·思维·方法【解析】A错误,由GMm/R2=mv2/R得环绕速度v2=GM/R,R越大,v越小.B错误:由v=7.9km/s,这是最大的环绕速度.C正确:GMm/r2=m(2/T)2·r得T2=42r3/(GM),即r越大,T也越大.D错误:由T2=42r3/(GM)代入地球质量和半径可知T=85min,这是绕地球做匀速圆周运动的最小周期.能力·思维·方法【例2】地球和月球中心的距离大约是4×108m,估算地球的质

8、量为6×1024kg(结果保留一位有效数字).能力·思维·方法【解析】月球绕地球的运动可近似看成匀速圆周运动,月球绕地球一周大约是30天,其周期T=30×24×3600s=2.6×106s,月球做圆周运动所需的向心力由地球对它的万有引力提供,即Gm月m地/r2=m月(2/T)2r,得:m地=42r3/(GT3)=4×3.142×(4×108)3/[6.6

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