1、12012 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_成反比2公式：F_，其中 G6.6710 11 Nm2/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
2、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 F 向m 2r，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
3、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 .GMR2(2)在离星球表面高 h 处的重力加速度 ghGMR h2四、三种宇宙速度1第一宇宙速度(环绕速度) ：v 1_，是人造地球卫星的最小_速度也是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大速度2rfmvrTmrvmarMG2222 2第二宇宙速度(脱离速度) ：v 211.2 km/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) ：v 316.7 km/s 是使物体挣脱太阳引力束缚的最小
4、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 GMgR 2.MmR23、天体质量 M、密度 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。()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 FG .再根据牛顿第二定律Mmr2可得
5、，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Mmr2 v2r GMr(3)角速度 ：由 G m 2r 得 ，随着轨道半径的增加，做匀速圆周运动的卫Mmr2 GMr3星的角速度减小(4)周期 T：由 m r，得 T2 ，随着轨道半径的增加，卫星的周期增大GMmr2 42T2 r3GM(5）设星球质量为 M，半径为 R，2322 4rTmrG， 得由 公 式 23, GTv 时 ，当 卫 星 绕 天 体 表 面 运 动 gRg2得 RgV433星球表面重力加速度 g .GMR2离星球表面高 h 处的重力加速度 gh
6、 随着轨道半径的增加， 重力加速度减小GMR h22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 mr 2mr( ) 2Mmr2 v2r 2T(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v2r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GMr其运行速度要减小，但重力势能、机械能均增加当卫星的速度突然减小时，向心力
7、m 减小，即万有引力大于卫星所需的向心力，因v2r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GMr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_，与地球自转具有相同的 _，相对地面静止，其环绕的高度是_的近地卫星是指卫星轨道距地面高度很小其轨道半径可近似认为_你知道近地卫星的周期是多少吗？提示：近地卫星的周期大约为 85 分钟轨道平面与赤道平面重合,转动周期与地球自转周期相同,绕行方向与地球自转方向相同的人造卫星。即相对地面静止的卫星同步卫星的四定1.轨道平面：同步卫星一定位于赤道的正上方42.周期：地球同步卫星的运转周期 T24h3.轨道半径：轨道半径为 r=6.6R.其离地面高度是定值，5.64.线速度：同步卫星线速度大小为 v=3.08103 m/s，为定值，同步卫星绕行方向与地球自转方向相同
