万有引力与航天（定）.ppt

地球是宇宙的中心，地球是静止不动，太阳、月地球是宇宙的中心，地球是静止不动，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动亮及其他行星都绕地球运动. .古希腊天文学家阿波隆尼斯提出的古希腊天文学家阿波隆尼斯提出的宇宙结构理论。他认为地球在宇宙宇宙结构理论。他认为地球在宇宙中心，天体在不同的位置绕地球运中心，天体在不同的位置绕地球运转，但天体并不是位于以地球为圆转，但天体并不是位于以地球为圆心的轨道上，而是在其称为本轮的心的轨道上，而是在其称为本轮的轨道上匀速转动，本轮的中心在以轨道上匀速转动，本轮的中心在以地球为中心的轨道（也称之为均轮）地球为中心的轨道（也称之为均轮）上匀速转动。上匀速转动。托勒密这个不反映宇宙实际结构的数学图景，却较为完满的解释了当时观测到的行星运动情况，并取得了航海上的实用价值，从而被人们广为信奉。太阳是宇宙的中心，地球、月亮及其他太阳是宇宙的中心，地球、月亮及其他行星都在绕太阳运动行星都在绕太阳运动. . 丹麦天文学家，精于观测。15721572年，他观测到仙年，他观测到仙后座出现了一颗过去从后座出现了一颗过去从来没见过的亮星。来没见过的亮星。1601年，第谷临终前，把自己毕生对火星的观测资料全部留给了开普勒，委托他进行整理研究。第谷（丹麦）第谷（丹麦）开普勒（德国）开普勒（德国）在天文学史上，开普在天文学史上，开普勒享有勒享有“天空立法者天空立法者”的盛誉。的盛誉。开普勒观念的基础是开普勒观念的基础是日心说。日心说。16091609年和年和16191619年发表年发表了行星运动的三个定律。了行星运动的三个定律。开普勒开普勒开普勒第一定开普勒第一定律律二二.开普勒行星运动定律开普勒行星运动定律图钉图钉图钉图钉开普勒开普勒开普勒第二定开普勒第二定律律 对于每一个行星而言，太阳和行星的对于每一个行星而言，太阳和行星的联线在相等的时间内扫过相等的面积联线在相等的时间内扫过相等的面积开普勒开普勒开普勒第三定开普勒第三定律律所有行星的轨道的半长轴的三次方所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等跟公转周期的二次方的比值都相等一、地心说与日心说一、地心说与日心说地球是中心地球是中心太阳是中心太阳是中心宇宙无限宇宙无限（科学精神推动了认识发展）（科学精神推动了认识发展）二、行星运动定律二、行星运动定律1、轨道定律：椭圆、轨道定律：椭圆2、面积定律3、周期定律：、周期定律：R 3/ T2 =k（K是一个只与是一个只与中心天体中心天体质量有关的物理量）质量有关的物理量）小结小结行星为什么绕太阳那样运动？行星为什么绕太阳那样运动？1、运动近似处理：椭圆运动、运动近似处理：椭圆运动圆周运动圆周运动2、无形的力作用：猜想、无形的力作用：猜想太阳对行星的引力太阳对行星的引力3、数学推理过程、数学推理过程太阳对行星的引力提供行星作圆周运动的向心力太阳对行星的引力提供行星作圆周运动的向心力rvmFn22)2(Tmr224TmrkTr23224rkmFn2mrFn即MnF有由牛顿第三定律，也应万有引力定律万有引力定律222mrMmGFrMmFMFrFnn几点说明：几点说明：1、适用条件：两质点之间、适用条件：两质点之间2、G6.671011N.m2/kg2 （1798年卡文迪许扭秤实验）年卡文迪许扭秤实验）3、实验验证：月地检验、海王星的发现、实验验证：月地检验、海王星的发现Rr地表附近的物体的引力加速度地表附近的物体的引力加速度若万有引力定律成立若万有引力定律成立月球轨道上的物体的引力加速度月球轨道上的物体的引力加速度2RGMa 地2rGMa 月rT2)2(2/8 . 9smg 天万公里，27.3T38r2/0027. 0sma 月Rr1、行星类、行星类引力提供向心力引力提供向心力2rMmGrvm22mr2)2(Tmrnma如何变化、越大，则问题：naTvr1、一颗小行星绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径是地球公转半径的4倍，则这颗小行星运行速率是地球运行速率的（ ）A、4倍 B、2倍 C、0.5倍 D、16倍2、一群小行星在同一轨道上绕太阳旋转，这些小行星具有（ ） A、相同的速率 B、相同的加速度 C、相同的运转周期 D、相同的角速度2、星球表面、星球表面引力近似等于重力引力近似等于重力RmgRMmG2gRMG2例：已知引力常量为例：已知引力常量为G，地球的半径为，地球的半径为R，地球表面的，地球表面的重力加速度为重力加速度为g，则地球的质量为多大？（不考虑地球，则地球的质量为多大？（不考虑地球自转的影响）自转的影响） 2、用火箭把宇航员送到月球上，如果他已知月球的半径，那么他用一个弹簧秤和一个已知质量的砝码，能否测出月球的质量？应该怎样测定？ 3、地球半径为R，地球表面处的重力加速度为g0，在距地心4R高处的重力加速度为g，则g g0为（ ） A.1 2 B.1 4 C.1 9 D.1 16 4、地球半径为R，地球表面重力加速度为g，若高空中某处的重力加速度为g/2，则该处距地面的高度为（ ） A、（21）R B、R C、2R D、2R5、已知月球质量是地球质量的1/81，月球半径是地球半径的1/4，（1）在月球和地球表面附近，以同样的初速度分别竖直上抛一个物体时，上升的最大高度之比是多少？（2）在距月球和地球表面相同高度处（此高度较小），以同样的初速度分别水平抛出一个物体时，物体的水平射程之比为多少？ 3、卫星类、卫星类引力提供向心力引力提供向心力2rMmGrvm22mr2)2(Tmr注意：注意：rRh 轨道半径与轨道高度的区别轨道半径与轨道高度的区别3、2009年2月11日，俄罗斯的“宇宙-2251”卫星和美国的“铱-33”卫星在西伯利亚上空约805km处发生碰撞。这是历史上首次发生的完整在轨卫星碰撞事件。碰撞过程中产生的大量碎片可能会影响太空环境。假定有甲、乙两块碎片，绕地球运动的轨道都是圆，甲的运行速率比乙的大，则下列说法中正确的是（）A.甲的运行周期一定比乙的长 B. 甲距地面的高度一定比乙的高C. 甲的向心力一定比乙的小 D. 甲的加速度一定比乙的大 4、高空遥感探测卫星在距地球表面高为、高空遥感探测卫星在距地球表面高为h处绕地球转动。处绕地球转动。如果地球质量为如果地球质量为M，。半径为，。半径为R，人造卫星质量为，人造卫星质量为m，万有，万有引力常量为引力常量为G，试求：，试求：（1）人造卫星的线速度）人造卫星的线速度（2）人造卫星绕地球转动的周期）人造卫星绕地球转动的周期（3）人造卫星的向心加速度）人造卫星的向心加速度4、认识三种宇宙速度、认识三种宇宙速度5、同步卫星、同步卫星同步同步:与地球自转同步与地球自转同步1、定轨道平面、定轨道平面2、定轨道高度、定轨道高度3、定速率、定速率