萬(wàn)有引力ppt課件
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第十七講:萬(wàn)有引力與航天,主講:高安庭,1,一、開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律,1、開(kāi)普勒第一定律,所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓,太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上,2、開(kāi)普勒第二定律,對(duì)任意一個(gè)行星來(lái)說(shuō),它與太陽(yáng)的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積,3、開(kāi)普勒第三定律,2,二、萬(wàn)有引力定律,1.內(nèi)容:自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引,引力的方向在它們的連線上,引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比,與它們之間距離的平方成反比.,2.公式:,其中G=6.67×10-11N·m2/kg2,3.公式適用條件:,此公式適用于質(zhì)點(diǎn)間的相互作用.當(dāng)兩物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物體本身的大小時(shí),物體可視為質(zhì)點(diǎn).,3,三、天體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析,1.運(yùn)動(dòng)學(xué)分析:將天體或衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng)。,2.動(dòng)力學(xué)分析:,(1)萬(wàn)有引力提供向心力,即,(2)在星球表面附近的物體所受的萬(wàn)有引力近似等于物體的重力,即,4,四、三種宇宙速度,1.第一宇宙速度(環(huán)繞速度),是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度,也是人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大運(yùn)行速度.?dāng)?shù)值 7.9km/s,2.第二宇宙速度(脫離速度),使物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度.?dāng)?shù)值 11.2km/s,3.第三宇宙速度(逃逸速度),使物體掙脫太陽(yáng)引力束縛的最小發(fā)射速度.數(shù)值 16.7km/s,5,五、經(jīng)典時(shí)空觀和相對(duì)論時(shí)空觀,1.經(jīng)典時(shí)空觀,(1)在經(jīng)典力學(xué)中,物體的質(zhì)量是不隨速度的改變而改變的.,(2)在經(jīng)典力學(xué)中,同一物理過(guò)程發(fā)生的位移和對(duì)應(yīng)時(shí)間的測(cè)量結(jié)果在不同的參考系中是相同的。,2.相對(duì)論時(shí)空觀,同一過(guò)程的位移和時(shí)間的測(cè)量與參考系有關(guān),在不同的參考系中不同.,3.經(jīng)典力學(xué)有它的適用范圍,只適用于低速運(yùn)動(dòng),不適用于高速運(yùn)動(dòng);只適用于宏觀世界,不適用于微觀世界.,6,例1 [2015·四川卷] 登上火星是人類的夢(mèng)想,“嫦娥之父”歐陽(yáng)自遠(yuǎn)透露:中國(guó)計(jì)劃于2020年登陸火星.地球和火星公轉(zhuǎn)視為勻速圓周運(yùn)動(dòng),忽略行星自轉(zhuǎn)影響.根據(jù)下表,火星和地球相比( ),A.火星的公轉(zhuǎn)周期較小 B.火星做圓周運(yùn)動(dòng)的加速度較小 C.火星表面的重力加速度較大 D.火星的第一宇宙速度較大,例題講解,,7,變式題 火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽(yáng)運(yùn)行,根據(jù)開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律可知( ) A.太陽(yáng)位于木星運(yùn)行軌道的中心 B.火星和木星繞太陽(yáng)運(yùn)行速度的大小始終相等 C.火星與木星公轉(zhuǎn)周期之比的平方等于它們軌道半長(zhǎng)軸之比的立方 D.相同時(shí)間內(nèi),火星與太陽(yáng)連線掃過(guò)的面積等于木星與太陽(yáng)連線掃過(guò)的面積,例題講解,,8,9,萬(wàn)有引力定律的兩個(gè)重要推論,1.在勻質(zhì)球?qū)拥目涨粌?nèi)任意位置處,質(zhì)點(diǎn)受到的萬(wàn)有引力的合力為零,即,2.在勻質(zhì)球?qū)觾?nèi)部距離球心r處,質(zhì)點(diǎn)受到的萬(wàn)有引力等于半徑為r的球體的引力,即,10,例題講解,,11,例題講解,,,12,計(jì)算天體質(zhì)量和密度,13,例題講解,,14,例題講解,,15,天體表面的力學(xué)問(wèn)題,16,例題講解,,17,例題講解,18,例題講解,,19,衛(wèi)星的運(yùn)行規(guī)律,高軌低速長(zhǎng)周期,20,21,例題講解,,22,例題講解,,23,航天器的變軌問(wèn)題,24,25,例題講解,,26,例題講解,,,27,天體運(yùn)動(dòng)中的“多星”問(wèn)題,1.“雙星”問(wèn)題 (1)兩顆恒星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力是由它們之間的萬(wàn)有引力提供的,故兩恒星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小相等. (2)兩顆恒星均繞它們連線上的一點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),因此它們的運(yùn)行周期和角速度是相等的. (3)兩顆恒星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r1和r2與兩行星間距L的大小關(guān)系:r1+r2=L.,2.“多星”問(wèn)題 (1)多顆行星在同一軌道繞同一點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),每顆行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力由其它各個(gè)行星對(duì)該行星的萬(wàn)有引力的合力提供. (2)每顆行星轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相同,運(yùn)行周期、角速度和線速度大小相等.,28,例題講解,,29,例題講解,,,30,謝謝大家,31,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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