天体运动精要点总结.pdf

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1、天体运动归纳天体运动归纳、重力类：、重力类：（重力近似等于万有引力）1 1主要解决天体表面重力加速度问题主要解决天体表面重力加速度问题基本关系式：mg GMmR2例 1、某星球质量是地球的 1/5，半径为地球的 1/4，则该星球的表面重力加速度与地球表面重力加速度的比值是多少设天体表面重力加速度为g，天体半径为R，则:GM4g 2GR（M3R4R3）3由此推得两个不同天体表面重力加速度的关系为:g1R2M1g2R12M222 2行星表面重力加速度、轨道重力加速度问题：行星表面重力加速度、轨道重力加速度问题：例 2、设地球表面的重力加速度为g,物体在距地心 4R（R是地球半径）处，由 于 地 球

2、 的 引 力 作 用 而 产 生 的 重 力 加 速 度 g，则gMmGMG2 mg g 2RR2MR2g Gg22(R h)(R h)42r3 M3rM VGT2R3GT233rGMGMm 2 K m r224rTT 32GT2 2周期公式周期公式r3T 2r3GM对人造地球卫星而言，轨道半径越大，离地面越高，周期越大。近地卫星的轨道半径r可以近似地认为等于地球半径R，又因为地面g GM，2R所以有T 2R 5.1103s 84.5min。它是绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的最g小周期。二、同步卫星问题二、同步卫星问题所谓地球同步卫星，是指卫星环绕地球运转与地球自转同步即“对地静止”（又叫静

3、止轨道卫星）的一种特殊卫星。1.同步卫星的轨道与线速度同步卫星一定在赤道正上方论述要点：同步卫星要想“对地静止”其圆轨道必须与地轴垂直，又因每种卫星轨道必过地心。这就决定了同步卫星一定在赤道正上方同步卫星离地高度证明要点：GMm 2GMm m rmg 22RrT22gT R7r 3 4.210 m/s247h=r-R=10 m(约为三万六千千米)2运行速率2r/T=2.飞船（卫星）的发射与回收（此类型要涉及开普勒三定律）例 3.飞船沿半径为 r 的圆周绕地球运动，其周期为 T，如图所示如果飞船要返回地面，可在轨道上的某点 A 将速度降低到适当的数值，从而使飞船沿着地心为焦点的椭圆轨道运行，椭圆

4、与地球表面在B 点相切，(地球半径为 R)求 1、飞船由 A 点到 B 点所需的时间。2、在椭圆轨道上经过A，B 两点速度之比解析：此题考察了开普勒三定律内容，这个题目可以衍生出其它很多关于速度，加速度，能量的题目。三、线速度类：主要解决宇宙速度问题三、线速度类：主要解决宇宙速度问题GMmmv2基本关系式：2rr由此可得：v GM1rr1、第一宇宙速度（近地卫星运行速度）26推导过程：令上式中r=R，得v GMgR，将g=9.8m/s、R=10 m代入得:v1=R10 m/s=7.9km/s这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动时必须具有的速度，也是卫星绕地球做匀速圆周运动的的最大线

5、速度。2、第二宇宙速度（bye earth speed）V2=11.2km/s.3、第三宇宙速度（bye sun speed）v3=16.7km/s.四、双星问题四、双星问题双星模型：G3m1m2222m1r1m2(Lr1)L天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星双星系统在银河系中很普遍例 3.已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动，周期均为T，两颗恒星之间的距离为r，试推算这个双星系统的总质量(引力常量为 G)【解析】设两颗恒星的质量分别为 m1、m2，做圆周运动的半径分别为 r1、r2，角速度分别为 1、2根据万有引力定律和牛顿定律，有：Gm1m22m1m2m r G2m2r2221112rrm2rm1m2T联立解得：r12根据角速度与周期的关系知124r联立解得：m1m2223T G补充：考虑地球自转的情况补充：考虑地球自转的情况例 4地球赤道上的物体重力加速度为g，物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a，要使赤道上物体“飘”起来，则地球的转速应为原来的（）g ag aggA、a；B、a；C、a；D、a。