高二物理天体运动与万有引力精选文档.ppt

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1、高二物理天体运动与万有引力本讲稿第一页，共十五页一、行星的运动规律 从运动学的角度来看，开普勒行星运动定律提示了天体的运动从运动学的角度来看，开普勒行星运动定律提示了天体的运动规律，回答了天体做什么样的运动。规律，回答了天体做什么样的运动。1 1开普勒第一定律说明了不同行星的运动轨迹都是椭圆，开普勒第一定律说明了不同行星的运动轨迹都是椭圆，太阳在不同行星椭圆轨道的一个焦点上；太阳在不同行星椭圆轨道的一个焦点上；2 2开普勒第二定律表明：由于行星与太阳的连线在相等的时开普勒第二定律表明：由于行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积，所以行星在绕太阳公转过程中离太阳越间内扫过相等的面积，所以行

2、星在绕太阳公转过程中离太阳越近速率就越大，离太阳越远速率就越小。所以行星在近日点的近速率就越大，离太阳越远速率就越小。所以行星在近日点的速率最大，在远日点的速率最小；速率最大，在远日点的速率最小；3 3开普勒第三定律告诉我们：所有行星的轨道的半长轴的三开普勒第三定律告诉我们：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，比值是一个与行次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，比值是一个与行星无关的常量，仅与中心天体星无关的常量，仅与中心天体太阳的质量有关。太阳的质量有关。本讲稿第二页，共十五页 开普勒行星运动定律同样适用于开普勒行星运动定律同样适用于其他星体围绕中心天体的运动

3、其他星体围绕中心天体的运动（如卫星围绕地球的运动），比（如卫星围绕地球的运动），比值仅与该中心天体质量有关。值仅与该中心天体质量有关。本讲稿第三页，共十五页二、天体运动与万有引力的关系二、天体运动与万有引力的关系 万有引力定律 从动力学的角度来看，星从动力学的角度来看，星体所受中心天体的万有引力是体所受中心天体的万有引力是星体作椭圆轨道运动或圆周运星体作椭圆轨道运动或圆周运动的原因。若将星体的椭圆轨动的原因。若将星体的椭圆轨道运动简化为圆周运动。道运动简化为圆周运动。本讲稿第四页，共十五页1 1加速度与轨道半径的关系加速度与轨道半径的关系2 2线速度与轨道半径的关系线速度与轨道半径的关系3 3

4、角速度与轨道半径的关系角速度与轨道半径的关系4 4周期与轨道半径的关系周期与轨道半径的关系本讲稿第五页，共十五页三、求解星体绕中心天体运动问题的基本三、求解星体绕中心天体运动问题的基本思路思路万有引力提供向心力万有引力提供向心力应用：计算中心天体的质量应用：计算中心天体的质量 计算中心天体的密度计算中心天体的密度本讲稿第六页，共十五页1.1.设土星绕太阳运动为匀速圆周运动，若测得设土星绕太阳运动为匀速圆周运动，若测得土星到太阳的距离为土星到太阳的距离为R R，土星绕太阳运动的周，土星绕太阳运动的周期为期为T T，万有引力恒星为，万有引力恒星为G G，则根据以上数据，则根据以上数据可以求出的物理

5、量有可以求出的物理量有()()A A土星线速度的大小土星线速度的大小 B B土星加速度的大小土星加速度的大小 C C土星的质量土星的质量 D D太阳的质量太阳的质量本讲稿第七页，共十五页2 2质量为质量为m m的某行星绕质量为的某行星绕质量为M M的恒星做圆的恒星做圆周运动，则它的周期周运动，则它的周期 ()()A.A.与行星的质量无关与行星的质量无关 B B与行星轨道半径的与行星轨道半径的3/23/2次方成正比次方成正比 C.C.与行星的运动速率成正比与行星的运动速率成正比 D D与恒星质量与恒星质量M M的平方根成反比的平方根成反比本讲稿第八页，共十五页3.3.质量为质量为m m和和n n

6、的两颗星体，由于相互吸引的两颗星体，由于相互吸引而分别在以而分别在以O O为圆心的同心圆周上作匀速为圆心的同心圆周上作匀速率圆周运动，已知它们之间的距离保持不率圆周运动，已知它们之间的距离保持不变（如图所示），则两颗星体变（如图所示），则两颗星体m m和和n n运动的运动的半径之比为半径之比为_，它们运动的周期之比，它们运动的周期之比是是_本讲稿第九页，共十五页4 4、对于万有引力定律的表述式，下面说法、对于万有引力定律的表述式，下面说法中正确的是（中正确的是（）A.A.公式中公式中G G为引力常量，它是由实验测得的，为引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的而不是人为规定的B.B.当当r

7、 r趋近于零时，万有引力趋于无穷大趋近于零时，万有引力趋于无穷大C.mC.m1 1与与m m2 2受到的引力大小总是相等的，方向受到的引力大小总是相等的，方向相反，是一对平衡力相反，是一对平衡力D.mD.m1 1与与m m2 2受到的引力总是大小相等的，而与受到的引力总是大小相等的，而与m m1 1、m m2 2是否相等无关是否相等无关本讲稿第十页，共十五页5 5、两个物体之间的万有引力大小为、两个物体之间的万有引力大小为F F1 1，若两物之间的距离减小若两物之间的距离减小x x，两物体仍可，两物体仍可视为质点，此时两个物体之间的万有引视为质点，此时两个物体之间的万有引力为力为F F2 2，

8、根据上述条件可以计算（，根据上述条件可以计算（）A.A.两物体的质量两物体的质量 B.B.万有引力常量万有引力常量 C.C.两物体之间的距离两物体之间的距离 D.D.条件不足，无法计算上述中的任一条件不足，无法计算上述中的任一个物理量个物理量本讲稿第十一页，共十五页6 6、引力恒量、引力恒量G G的单位是（的单位是（）A.N B.A.N B.C.D.C.D.没有单位没有单位本讲稿第十二页，共十五页 7 7、如图，半径为、如图，半径为R R的铅球球心为的铅球球心为O O，在，在与球面相切处挖去半径为与球面相切处挖去半径为R/2R/2的一个小的一个小球，球心在球，球心在O O1 1，余下月牙形部分

9、质量，余下月牙形部分质量为为M M，在，在OOOO1 1连线外放在另一质量为连线外放在另一质量为m m的的小球，球心为小球，球心为O O2 2，OOOO2 2距离为距离为d d，试求，试求M M，m m间的万有引力间的万有引力.本讲稿第十三页，共十五页 8 8、月亮绕地球转动的周期为、月亮绕地球转动的周期为T T、轨、轨道半径为道半径为r r，则由此可得地球质量，则由此可得地球质量的表达式为的表达式为_。(万有引力万有引力恒量为恒量为G)G)本讲稿第十四页，共十五页 9 9、如果某恒星有一颗卫星，此、如果某恒星有一颗卫星，此卫星沿非常靠近此恒星的表面卫星沿非常靠近此恒星的表面做匀速圆周运动的周期为做匀速圆周运动的周期为T T，则，则可估算此恒星的平均密度为可估算此恒星的平均密度为 。(万有引力恒量为万有引力恒量为G)G)本讲稿第十五页，共十五页