万有引力定律卫星运行.docVIP

绵阳中学高一下期物理期末复习专题讲义六： 班级 姓名 . 万有引力定律及卫星运行 知识方法一： 1.卫星的轨道：卫星的轨道平面一定过地球的地心 随地球自转的地球表面物体的轨道和圆心 【例1】如图所示，在地球表面，放在赤道上的物体A和放在北纬600的物体B，由于地球的自转，它们的（　 　） A.B的圆周运动圆心是地心 B.AB都受到万有引力和地表支持力作用 C.线速度之比νA：νB=2：1 D.向心加速度aA：aB=4：1 知识方法二：卫星的运行规律 人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，地球对卫星的万有引力提供向心力（地球质量为M，卫星质量为） 地表： （黄金代换） 2. （1）动力学思想， 牛顿第二定律． （2）卫星的a、v、ω、T是相互联系的，其中一个量发生变化，其他各量也随之发生变化． （3）a、v、ω、T均与卫星的质量无关，只由轨道半径r和中心天体质量共同决定． 【例2】甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动，下列说法正确的是(　　)． A．甲的向心加速度比乙的小 B．甲的运行周期比乙的小 C．甲的角速度比乙的大 D．甲的线速度比乙的大 知识方法三：宇宙速度与近地卫星 1.近地卫星运行速度（第一宇宙速度）两种推导 由，得 ， 由， 得 。 2第一宇宙速度= ， 使卫星能环绕地球运行所需的 发射速度， 使卫星能环绕地球运行的 运行速度。 第二宇宙速度 ， 使人造卫星脱离 引力束缚， 不再绕 运行， 从 表面发射所需的最小速度 第三宇宙速度 ， 使物体脱离太阳的束缚而飞离太阳系，从地球表面发射所需的最小速度 【例3】科学家在距地球1400亿光年的天鹅座发现了一颗类地行星，该行星与地球的相似度达到0.98，若该行星的密度与地球相同，直径是地球直径的4倍，地球的第一宇宙速度为V，则该行星的第一宇宙速度为（　　） A.V/2 B.2V C.V/4 D.4V 知识方法四：同步卫星 轨道平面一定：与赤道平面重合 高度一定：h＝3.6×104km 环绕速度一定：v＝3.08 km/s 角速度一定：ω＝7.3×10－5rad/s 周期一定：T＝24 h 向心加速度一定：a＝0.23 m/s2 【例4】地球同步卫星轨道必须在赤道平面上空，和地球有相同的角速度，才能和地球保持相对静止．关于各国发射的地球同步卫星，下列表述正确的是(　　)． A．所受的万有引力大小一定相等 B．离地面的高度一定相同 C．运行的速度都小于7.9 km/s D．都位于赤道上空的同一个点 知识方法五：地球表面物体 近地卫星 同步卫星对比 1轨道半径：r同R近＝R物． 2运行周期： 同步卫星与近地卫比较： 星由T＝ 可知，T近T同， 同步卫星与赤道上物体比较：T同＝T物=24小时． 综上：T近T同＝T物． 3向心加速度： 同步卫星与近地卫星比较： 由 ＝ma知， a近 a同； 同步卫星与赤道上物体比较：知，a同 a物 综上：a近a同a物． 4线速度： 同步卫星与近地卫星比较： 由知：； 同步卫星与赤道上物体比较： 由知： 综上： 5向心力合外力(仅在三个物体质量m相同时)： 同步卫星与近地卫星比较： 由知： 同步卫星与赤道上物体比较： 由知： 综上： 6动力学规律： 近地卫星和同步卫星都只受万有引力作用，由万有引力充当向心力，满足万有引力充当向心力所决定的天体运行规律． 赤道上的物体由万有引力和地面支持力的合力充当向心力(或者说由万有引力的分力充当向心力)，它的运动规律不同于卫星的运动规律. 【例题5】如图所示，a为赤道上的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，c为地球同步卫星，以下关于a、b、c的说法中正确的是(　　)． A．它们的向心加速度都与轨道半径成正比 B．b和c向心加速度都与轨道半径的二次方成反比 C．a和c的运转周期相同 D．a和b的运转周期相同 知识方法六：卫星轨道变化 （力学分析运动分析能量分析） 1．卫星变轨的原因 (1)由于空气阻力引起的变轨 (2)由于对接需要由卫星自身的动力系统加速或者减速引起的变轨 2．卫星变轨的实质 (1)当卫星的速度突然增加时，Geq \f(Mm,r2) meq \f(v2,r)，即万有引力不足以提供向心力，卫星将做离心运动，脱离原来的圆轨道，轨道半径变大，当卫星进入新的轨道稳定运行时由v＝eq