全國(guó)高中物理天體運(yùn)動(dòng)(超經(jīng)典)

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1、天體運(yùn)動(dòng)（經(jīng)典版）一、開普勒運(yùn)動(dòng)定律1、開普勒第一定律：所有的行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上．2、開普勒第二定律：對(duì)于每一個(gè)行星而言，太陽和行星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等．3、開普勒第三定律：所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等．二、萬有引力定律1、內(nèi)容：宇宙間的一切物體都是互相吸引的，兩個(gè)物體間的引力大小，跟它們的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的平方成反比．矚慫潤(rùn)厲釤瘞睞櫪廡賴。2、公式：F＝G,其中，稱為為有引力恒量。3、適用條件：嚴(yán)格地

2、說公式只適用于質(zhì)點(diǎn)間的相互作用，當(dāng)兩個(gè)物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物體本身的大小時(shí)，公式也可近似使用，但此時(shí)r應(yīng)為兩物體重心間的距離．聞創(chuàng)溝燴鐺險(xiǎn)愛氌譴凈。注意：萬有引力定律把地面上的運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來，是自然界中最普遍的規(guī)律之一，式中引力恒量G的物理意義：G在數(shù)值上等于質(zhì)量均為1千克的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相距1米時(shí)相互作用的萬有引力．殘騖樓諍錈瀨濟(jì)溆塹籟。4、萬有引力與重力的關(guān)系：合力與分力的關(guān)系。三、衛(wèi)星的受力和繞行參數(shù)（角速度、周期與高度）1、由，得，∴當(dāng)h↑，v↓2、由G=mω2（r+h），得ω=，∴當(dāng)h↑，

3、ω↓3、由G，得T=∴當(dāng)h↑，T↑注：（1）衛(wèi)星進(jìn)入軌道前加速過程，衛(wèi)星上物體超重．（2）衛(wèi)星進(jìn)入軌道后正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，衛(wèi)星上物體完全失重．4、三種宇宙速度（1）第一宇宙速度（環(huán)繞速度）：v1=7.9km/s，人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度。也是人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。計(jì)算：在地面附近物體的重力近似地等于地球?qū)ξ矬w的萬有引力，重力就是衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力．．當(dāng)r＞＞h時(shí)．gh≈g所以v1＝=7．9×103m/s彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。第一宇宙速度是在地面附近（h＜＜r），

4、衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度．（2）第二宇宙速度（脫離速度）：v2=11.2km/s，使衛(wèi)星掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度．（3）第三宇宙速度（逃逸速度）：v3=16.7km/s，使衛(wèi)星掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度．四、兩種常見的衛(wèi)星1、近地衛(wèi)星近地衛(wèi)星的軌道半徑r可以近似地認(rèn)為等于地球半徑R，其線速度大小為v1=7.9×1039m/s；其周期為T=5.06×103s=84min。它們分別是繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星的最大線速度和最小周期。謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。神舟號(hào)飛船的運(yùn)行軌道離地面的

5、高度為340km，線速度約7.6km/s，周期約90min。2、同步衛(wèi)星“同步”的含義就是和地球保持相對(duì)靜止，所以其周期等于地球自轉(zhuǎn)周期，即T=24h。由式G=m=m（r+h）可得，同步衛(wèi)星離地面高度為h＝－r＝3·58×107m即其軌道半徑是唯一確定的離地面的高度h=3.6×104km，而且該軌道必須在地球赤道的正上方，運(yùn)轉(zhuǎn)方向必須跟地球自轉(zhuǎn)方向一致即由西向東。同步衛(wèi)星的線速度v==3.07×103m/s　　廈礴懇蹣駢時(shí)盡繼價(jià)騷。通訊衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)全球的電視轉(zhuǎn)播，一般通訊衛(wèi)星都是地球同步衛(wèi)星。五、人造

6、天體在運(yùn)動(dòng)過程中的能量關(guān)系1、衛(wèi)星動(dòng)能：2、衛(wèi)星勢(shì)能：（以無窮遠(yuǎn)處引力勢(shì)能為零，M為地球質(zhì)量，m為衛(wèi)星質(zhì)量，r為衛(wèi)星軌道半徑。由于從無窮遠(yuǎn)向地球移動(dòng)過程中萬有引力做正功，所以系統(tǒng)勢(shì)能減小，為負(fù)。）煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。3、衛(wèi)星機(jī)械能：，可見，同樣質(zhì)量的衛(wèi)星在不同高度軌道上的機(jī)械能不同，軌道半徑越大，即離地面越高，衛(wèi)星具有的機(jī)械能越大，發(fā)射越困難。鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。【例】開普勒第三定律及其應(yīng)用1．飛船沿半徑為R的圓周繞地球運(yùn)動(dòng)，如圖所示，其周期為T，如果飛船要返回地面，可在軌道上某一點(diǎn)A處將速率降低

7、到適當(dāng)數(shù)值，從而使飛船沿著以地心為焦點(diǎn)的橢圓軌道運(yùn)行，橢圓和地球表面相切于B點(diǎn)，設(shè)地球半徑為R0，問飛船從A點(diǎn)返回到地面上B點(diǎn)所需時(shí)間為多少？籟叢媽羥為贍僨蟶練淨(jìng)。2．【2013江蘇】火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽運(yùn)行，根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律可知（）A．太陽位于木星運(yùn)行軌道的中心B．火星和木星繞太陽運(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)，火星與太陽連線掃過的面積等于木星與太陽連線掃過的面積3．關(guān)于開普勒第三定律的公式，下列說法中正確的是（）A

8、．公式只適用于繞太陽做橢圓軌道運(yùn)行的行星B．公式中的T表示行星自轉(zhuǎn)的周期C．式中的k值，對(duì)所有行星（或衛(wèi)星）都相等D．式中的k值，對(duì)圍繞同一中心天體運(yùn)行的行星（或衛(wèi)星）都相同4．【2014浙江卷】長(zhǎng)期以來“卡戎星(Charon)”被認(rèn)為是冥王星唯一的衛(wèi)星，它的公轉(zhuǎn)軌道半徑r1＝19600km，公轉(zhuǎn)周期T1＝6.39天.2006年39月，天文學(xué)家新發(fā)現(xiàn)兩顆冥王星的小衛(wèi)星，其中一顆的公轉(zhuǎn)軌道半徑r2＝48000km，則它的公轉(zhuǎn)周期T2最接近于（）預(yù)頌圣鉉儐歲