高中物理天体运动超经典
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天体运动知识点高三地球是我们生活的家园,而天体运动是地球上许多自然现象的基础。
了解天体运动的知识对于高三学生来说尤为重要,不仅可以帮助我们更好地理解地球和宇宙的奥秘,还可以为我们的科学知识打下坚实的基础。
接下来,本文将为你介绍一些高三学生需要了解的天体运动知识点。
1. 天体运动的基本规律天体运动的基本规律包括日月运行、星体的视运动和星体的真运动。
首先是日月运行,地球围绕太阳公转,同时自转形成了白天和黑夜的现象。
而月球则围绕地球运行,形成了月相变化的规律。
其次是星体的视运动,指的是星体在观测者的视线中的位置变化。
最后是星体的真运动,指的是星体在宇宙中的真实运动轨迹。
2. 星体的分类星体主要分为恒星、行星和卫星。
恒星是太阳系外的独立光源,包括太阳、其他恒星和星团等。
行星则是绕着太阳运行的天体,包括地球、水金火木土等行星。
卫星是绕行星运行的天体,比如地球的卫星——月球。
3. 星座与星区的观测在观测星体时,我们常常会听说星座和星区。
星座是指天球被划分成的多个区域,用于天文观测的定位。
人们根据天文学家所记录的星象划定了88个星座。
星区则是指天空中划分的更小的区域,用于更精确地观察和记录星体的位置和运动。
4. 天体现象的观测与解释天体现象包括日食、月食、流星雨等。
日食是指月球掩盖太阳,导致地球某一地区出现日暗的现象;月食则是指地球阻挡住太阳光照射到月球上的现象。
而流星雨则是指大量流星在同一时间和同一区域出现的现象。
这些天体现象的观测与解释有助于我们对宇宙的理解和探索。
5. 星空导航和星空观测星空导航是利用星体的位置和运动来确定自己所处位置的方法。
古代航海者常常利用星座和星体的位置来确定航向和航海位置。
而在现代,星空观测成为了一种流行的科普活动,也为我们提供了观测星体和了解宇宙的机会。
总结起来,天体运动是高三学生应该关注和了解的重要知识点。
通过学习天体运动,我们不仅能够更好地理解地球和宇宙的运行规律,还能够培养我们的科学素养和观察力。
高中物理天体运动公式总结1. 天体运动基础知识在我们仰望星空的时候,天体的运动其实并不神秘,只要掌握了几个基本的公式,大家就能明白宇宙中那些美丽的运动规律啦。
1.1 行星运动首先,行星绕太阳运动的轨道是椭圆的,太阳在一个焦点上。
这个基本事实是由开普勒提出的哦。
开普勒定律中有个非常重要的公式:( T^2 / R^3 = text{常数} ),其中( T ) 是行星的公转周期,( R ) 是行星与太阳的平均距离。
简单来说,这就是“公转周期的平方与轨道半径的立方成正比”。
1.2 引力定律再说说牛顿的引力定律,这可是基础中的基础!牛顿告诉我们,两个天体之间的引力可以用公式表示:( F = G frac{m_1 cdot m_2}{r^2} )。
其中,( G ) 是引力常数,( m_1 ) 和( m_2 ) 是两个天体的质量,( r ) 是它们之间的距离。
这个公式告诉我们,距离越远,引力越小;质量越大,引力越大。
2. 运动公式的实际应用了解了这些基本公式后,我们就可以运用这些理论来解决实际问题啦。
2.1 计算天体轨道如果我们知道了一个行星的公转周期 ( T ) 和距离 ( R ),我们可以利用开普勒定律来计算其他行星的运动情况。
例如,如果你想知道火星的轨道特性,只需要知道火星的周期和它离太阳的平均距离就行了,计算出来的结果非常可靠。
2.2 星体的速度天体的速度也是一个很有意思的话题!使用公式 ( v = sqrt{G frac{M}{r}} ),你可以计算天体在其轨道上的线速度。
其中 ( M ) 是天体的质量,( r ) 是天体到天体的距离。
这个公式说明了,天体离中心越近,速度越快。
3. 天体运动中的特殊现象在天体运动中,还有一些特别的现象值得一提,它们有时让我们感到惊奇和震撼。
3.1 行星逆行比如说行星逆行现象,这可真是天文界的奇妙现象。
在某些时候,一些行星看起来好像在自己的轨道上倒退了。
这其实是因为地球和这些行星之间的相对运动造成的,虽然有点拗口,但你可以把它想象成交通堵塞的时候你看别人车子倒退的感觉。
必修二物理天体运动
天体运动是指天空中各种天体(如行星、卫星、彗星等)的运
动规律。
在物理学中,我们通过研究天体运动来了解宇宙的运行规律,这对于我们认识宇宙、地球以及人类的生存环境都具有重要意义。
首先,我们来看地球的运动。
地球是我们居住的星球,它既围
绕太阳运行,又自转自转。
地球绕太阳公转的轨道是一个椭圆形,
这一运动周期为一年。
同时,地球也自转自转,自转周期为一天。
这两种运动共同决定了我们的日夜交替和季节变化。
其次,我们再来看看其他天体的运动。
行星、卫星、彗星等天
体也都有各自的运动规律。
行星绕太阳运行,卫星绕行星运行,彗
星则有着不规则的轨道,这些运动规律都受到万有引力定律的影响。
通过对这些天体运动规律的研究,我们可以更深入地了解宇宙的奥秘。
天体运动的研究不仅仅是物理学家的事业,它也对我们的生活
产生着深远的影响。
例如,通过对天体运动规律的研究,我们可以
预测日食、月食等天文现象的发生时间,这对于农业、航海和航天
等领域都具有重要意义。
总之,天体运动是物理学中的重要内容,它帮助我们认识宇宙的规律,推动了人类对宇宙的探索。
通过对天体运动的研究,我们可以更好地理解宇宙的运行规律,这对于我们认识世界、改造世界都具有重要意义。
希望我们能够继续深入研究天体运动的规律,探索更多的宇宙奥秘。
天体运动(经典版)一、开普勒运动定律1、开普勒第一定律:所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在所有椭圆的一个焦点上.2、开普勒第二定律:对于每一个行星而言,太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等.3、开普勒第三定律:所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等.二、万有引力定律1、内容:宇宙间的一切物体都是互相吸引的,两个物体间的引力大小,跟它们的质量的乘积成正比,跟它们的距离的平方成反比.2、公式:F =G 221r m m ,其中2211/1067.6kg m N G ⋅⨯=-,称为为有引力恒量。
3、适用条件:严格地说公式只适用于质点间的相互作用,当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时,公式也可近似使用,但此时r 应为两物体重心间的距离.注意:万有引力定律把地面上的运动与天体运动统一起来,是自然界中最普遍的规律之一,式中引力恒量G 的物理意义:G 在数值上等于质量均为1千克的两个质点相距1米时相互作用的万有引力.4、万有引力与重力的关系:合力与分力的关系。
三、卫星的受力和绕行参数(角速度、周期与高度)1、由()()22mM v Gm r h r h =++,得v =∴当h↑,v↓ 2、由G ()2h r mM +=mω2(r+h ),得ω=()3h r GM +,∴当h↑,ω↓ 3、由G ()2h r mM +()224m r h T π=+,得T=()GM h r 324+π ∴当h↑,T↑ 注:(1)卫星进入轨道前加速过程,卫星上物体超重.(2)卫星进入轨道后正常运转时,卫星上物体完全失重.4、三种宇宙速度(1)第一宇宙速度(环绕速度):v 1=7.9km/s ,人造地球卫星的最小发射速度。
也是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度。
计算:在地面附近物体的重力近似地等于地球对物体的万有引力,重力就是卫星做圆周运动的向心力.()21v mg m r h =+.当r >>h 时.g h ≈g 所以v 1=gr =7.9×103m/s 第一宇宙速度是在地面附近(h <<r ),卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度.(2)第二宇宙速度(脱离速度):v 2=11.2km/s ,使卫星挣脱地球引力束缚的最小发射速度.(3)第三宇宙速度(逃逸速度):v 3=16.7km/s ,使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度.四、两种常见的卫星1、近地卫星近地卫星的轨道半径r 可以近似地认为等于地球半径R ,其线速度大小为v 1=7.9×103m/s ;其周期为T =5.06×103s=84min 。
高中物理天体运动知识梳理与典例汇析开普勒在第谷去世后,认真地研究了第谷的记录数据。
通过大量的计算开普勒发现了行星运动的三大规律。
这三大定律,分别是轨道定律、面积定律和周期定律。
分别描述为:所有行星分别是在大小不同的椭圆轨道上运行;在同样的时间里行星向径在轨道平面上所扫过的面积相等;行星公转周期的平方与它同太阳距离的立方成正比。
开普勒三定律使开普勒得到了“天空立法者”的美名。
二:天体运动的原因开普勒三定律是在大量观测事实上得到的,是不容置疑的,但为什么天体的运动会这样呢?是什么力量驱使月球围绕地球转,地球围绕太阳转?牛顿经过研究得到了答案。
牛顿认为:天体做圆周运动,必然有一种力来充当向心力,提供向心加速度。
为什么天体间存在着这样一个吸引力?结合地面物体会受到地球的吸引力即重力,牛顿大胆猜想,天体间的引力很可能和地面上物体受到地球的引力一样。
进一步猜想物体间的引力有可能是普遍存在的。
重力和物体的质量成正比,而且根据牛顿第三定律地球吸引物体的同时物体也会吸引地球,所以这个引力也和地球的质量成正比。
通过结合开普勒的周期定律牛顿计算出引力和两物体间的距离成反比。
由此牛顿得到了万有引力定律。
万有引力定律:任何物体之间都有相互吸引力,这个力的大小与各个物体的质量成正比,与它们之间的距离的平方成反比。
如果用m1、m2表示两个物体的质量,r表示它们间的距离,则物体间相互吸引力为F=Gm1m2/r²,G称为万有引力常数。
卡文迪许通过扭秤实验测出了引力常量G。
三:解题方法天体运动归根到底是匀速圆周运动,万有引力是天体间的唯一受力,即万有引力充当向心力。
常见考题:1.地面问题:利用“万有引力=重力”求解g2.卫星环绕问题:利用“万有引力=向心力”求解天体运行的角速度,线速度,周期。
最终可得“高轨低速长周期”即轨道越高,卫星的线速度越低,周期越长。
3.变轨问题:卫星由低轨道向高轨道发射,节省发射火箭燃料,需经历两次加速。
物理高考知识点天体运动天体运动是物理学中一个重要的研究领域,它研究的是天体在宇宙中的运动规律以及对其他天体的相互影响。
在高考物理考试中,天体运动是考察的重点之一。
本文将从天体运动的基本规律、天体间的引力作用等角度来探讨物理高考中的天体运动相关知识点。
1. 天体运动的基本规律天体运动遵循着两个基本规律:开普勒定律和牛顿万有引力定律。
1.1 开普勒定律开普勒定律是物理学家开普勒在16世纪提出的,它包括三条基本规律:1.1.1 第一定律:椭圆轨道定律行星绕太阳运动的轨道是一个椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上。
1.1.2 第二定律:面积定律行星在相等的时间内扫过的面积相等。
这意味着当离太阳较近时,行星运动速度较快,而离太阳较远时,运动速度较慢。
1.1.3 第三定律:调和定律行星公转周期的平方与它的半长轴的立方成正比。
即 T^2 ∝ a^3,其中 T 为公转周期,a 为半长轴。
1.2 牛顿万有引力定律牛顿万有引力定律描述了两个天体之间的引力作用,它的数学表达式为 F = G * (m1 * m2) / r^2,其中 F 为引力的大小,G 为引力常量,m1 和 m2 分别为两个天体的质量,r 为它们之间的距离。
2. 太阳系的运动规律太阳系是一个庞大的天体系统,其中包括太阳、八大行星、卫星、小行星等。
太阳系的运动规律主要包括行星的公转和自转、月球的月食和日食等。
2.1 行星的公转和自转行星围绕太阳公转,它们具有不同的公转周期和轨道。
同时,行星也具有自转,自转的周期和轴倾角各异。
2.2 月球的月食和日食月球绕地球公转,地球和太阳在月球所在的平面上。
当地球、月球、太阳三者处于一条直线上时,会发生月食;当月球正好挡住太阳时,会发生日食。
3. 天体间的引力作用天体间存在着万有引力作用,它是宇宙中的最基本的相互作用之一。
3.1 行星公转的稳定性行星的公转轨道是由太阳的引力和行星的运动速度共同决定的。
当行星离太阳较远时,引力较小,行星的平衡速度较慢;当行星离太阳较近时,引力较大,行星的平衡速度较快。
天体运动总结高中物理知识点天体运动总结高中物理知识点天体运动是高中物理课程中的重要内容之一,通过学习天体运动,我们可以了解宇宙的奥秘,更深入地理解地球和其他天体之间的关系。
本文将对高中物理课程中的天体运动知识进行总结,包括天体的分类与运动规律、地球的自转和公转等内容。
首先,我们来了解一下天体的分类。
天体主要分为自身发光的恒星和非发光的行星、卫星、彗星和流星等。
其中,恒星是由氢、氦等元素核融合反应产生巨大的能量而发出的光和热,如太阳就是一个恒星。
行星是围绕恒星旋转的天体,如地球、火星等。
卫星是围绕行星运动的天体,如地球的月亮。
彗星是由尘埃和冰冻物质组成的天体,其轨道呈长椭圆形,会产生长长的尾巴。
流星是从宇宙空间飞来的小天体,在大气层中燃烧产生明亮的光。
在天体运动的规律方面,我们要了解行星和卫星的运动规律。
根据开普勒定律,行星和卫星的轨道是椭圆形的,行星总是沿着椭圆轨道围绕恒星运动,而卫星则沿着椭圆轨道围绕行星运动。
开普勒第一定律称为椭圆定律,即行星或卫星的轨道形状是椭圆,恒星位于椭圆的一个焦点上。
开普勒第二定律称为面积定律,即行星或卫星在相同时间内扫过的面积相等。
开普勒第三定律称为调和定律,即行星或卫星绕恒星的周期的平方与其平均轨道半长轴的立方成正比。
地球的自转和公转是天体运动的重要内容。
自转是指地球绕自身轴线旋转的运动。
地球的自转周期是24小时,这就使得我们感觉到白天和黑夜的交替。
公转是指地球围绕太阳运动的轨道,其周期为365.25天。
由于地球轴线倾斜,形成了四季的变化。
地球在公转过程中,会呈现出春分、夏至、秋分、冬至等时刻,这些时刻对应着我们熟知的四季的开始。
除了地球的自转和公转,我们还要了解其他行星的运动规律。
水星、金星、火星、木星和土星等行星都遵循着开普勒定律,且行星的自转周期与公转周期有一定的关系。
例如,水星的自转周期和公转周期几乎一样,因此它的一面几乎永远面向太阳。
木星和土星则因为其体积较大,自转周期较短,呈现扁平椭球形。
3万有引力模块一开普勒定律知识导航1.开普勒第一定律所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上。
2.开普勒第二定律 对任何一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
这个定律告诉我们,行星 在绕太阳运动的时候,由于行星到太阳的距离会发生改变,所以行星的运动速度也会发生改变。
3.开普勒第三定律所有行星的轨道的半长轴的三次方跟他的公转周期的二次方的比值都相等,即 a T 2圆轨道半长轴,T 代表公转周期, K 是一个对所有行星都相同的常量。
= K 其中 a 代表椭任意两颗行星绕太阳转动,如果两颗行星的周期分别为T A 和 T B 他们轨道半长轴分别为 a A 和 a B 根据⎛ T ⎫ 开普勒第三定律可知 A 2 3⎛ a ⎫ = A ⎪ ⎪⎝ T B ⎭ ⎝ a B ⎭实战演练【例1】 对太阳系中各个行星绕太阳的公转,有以下一些说法。
其中正确的是( )A .所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆B .所有行星绕太阳运动的轨道都是正圆C .不同的行星绕太阳运动的周期均相同D .不同的行星绕太阳运动的轨道不同【例2】 一颗人造地球卫星绕地球做椭圆运动,地球位于椭圆轨道的一个焦点上,如图所示,卫星距离地球的近地点 a 的距离为 L ,距离地球的远地点 b 的距离为 s ,求卫星在 a 点和 b 点的速率之比【例3】 对于开普勒第三定律中行星的运动公式 a T 2A . k 是一个与行星无关的常量B . a 代表行星运动的轨道半径C . T 代表行星运动的自转周期D . T 代表行星运动的公转周期= k ,以下理解正确的是()【例4】 如图所示,飞船沿半径为 R 的圆周绕着地球运动,其运动周期为 T 。
如果飞船沿椭圆轨道运动 直至要下落返回地面,可在轨道的某一点 A 处将速率降低到适当数值,从而使飞船沿着以地心 O 为焦点的椭圆轨道运动,轨道与地球表面相切于 B 点。
求飞船由 A 点运动到 B 点的时间。
高中物理天体运动
天体运动是指天体在宇宙空间中的运动,包括行星、卫星、彗星、小行星等天体的运动。
天体运动是天文学的基础,也是探索宇宙奥秘的重要途径。
天体运动的规律是由万有引力定律和牛顿运动定律所描述的。
根据万有引力定律,天体之间的引力与它们的质量和距离的平方成正比。
而牛顿运动定律则描述了物体在受到力的作用下的运动规律。
在天体运动中,行星绕着恒星运动,卫星绕着行星运动。
行星和卫星的运动轨道都是椭圆形的,而不是圆形的。
这是因为行星和卫星受到其他天体的引力影响,使它们的轨道发生变化。
彗星是一种特殊的天体,它的轨道是非常椭圆的。
彗星的轨道通常是从太阳系外部飞来的,经过太阳系后再飞回太阳系外部。
当彗星靠近太阳时,它的表面会受到太阳辐射的加热,从而产生尾巴。
小行星是太阳系中的一种小天体,它们的轨道通常在行星和卫星之间。
小行星的轨道也是椭圆形的,但它们的轨道比行星和卫星的轨道更加不稳定,因为它们受到其他天体的引力影响更大。
天体运动是宇宙中最基本的运动形式之一,它们的运动规律是由万有引力定律和牛顿运动定律所描述的。
通过研究天体运动,我们可以更好地了解宇宙的奥秘。
高中物理天体运动天体运动是宇宙中众多令人神往的现象之一。
高中物理作为探索自然现象的重要学科,对天体运动的研究与解析具有不可或缺的地位。
本文将从天体运动的概述、高中物理中的天体运动知识点以及如何运用知识点解答相关问题三个方面进行阐述。
天体运动是指宇宙中各种天体在引力的影响下所做的运动。
这些天体包括我们非常熟悉的太阳、月亮、行星、恒星等。
在天体运动的过程中,它们不仅受到引力的影响,还受到其他多种因素的影响,如自身的质量、速度、加速度等。
这些因素共同决定了天体运动的轨迹和状态。
高中物理中的天体运动知识点主要包括以下几个方面:万有引力定律:万有引力定律是解释天体运动规律的基础。
它指出任何两个具有质量的物体之间都存在引力作用,引力的大小与两物体质量的乘积成正比,与它们之间的距离的平方成反比。
天体的椭圆轨道:天体的椭圆轨道是由引力主导的。
行星绕太阳运动的轨道就是一个典型的椭圆轨道。
在椭圆轨道上,行星与太阳的距离在不断变化,引力的作用使得行星能够保持稳定的运动状态。
宇宙速度:宇宙速度是天体运动中的一个重要概念。
第一宇宙速度是最大的环绕速度,它是卫星脱离地球引力束缚所需的最小速度。
第二宇宙速度是逃逸速度,它是物体脱离太阳系所需的最小速度。
第三宇宙速度是星际飞行速度,它是物体逃离银河系所需的最小速度。
天体的自转与公转:除了椭圆轨道的运动外,天体还具有自转和公转两种运动形式。
自转是指天体绕自身轴线的旋转运动,公转是指天体绕其他天体的旋转运动。
这两种运动形式都受到引力和其他多种因素的影响。
掌握天体运动的知识点后,我们就可以运用它们解答相关问题。
下面举两个例子:例1:已知地球的质量为M,月球的椭圆轨道的半长轴为R,地球与月球之间的距离为L。
求月球在椭圆轨道上的周期T(结果用M、R和L表示)。
F=(GMm)/L^2,其中F为引力,m为月球质量,GM=gR^2, g为月球表面的重力加速度,又因为 (2π/T)^2*(R/2)^2=F,解得T=2π√((2L^3)/(GM))^(1/2)。
高一下物理知识点天体运动高一下物理知识点-天体运动天体运动是物理学的一个重要分支,研究的是天体(包括地球、太阳、行星等)在宇宙中的运动规律。
下面,我们将介绍关于天体运动的几个重要知识点。
一、行星运动行星运动是天体运动中的一个重要内容,主要研究行星在太阳系中的运动规律。
根据开普勒定律,行星在椭圆轨道上运动,太阳位于椭圆的一个焦点上。
行星的轨道离心率越大,椭圆越扁平;离心率越小,椭圆越接近于圆形。
行星在轨道上运动时,会出现近日点和远日点,近日点是行星离太阳最近的点,远日点是行星离太阳最远的点。
二、地球自转和公转地球的自转是指地球围绕着自己的轴线旋转,其自转周期为24小时。
地球自转引起了昼夜交替的现象,当地处太阳光照射的一侧时为白天,另一侧为黑夜。
地球公转是指地球绕太阳运动的轨迹,公转周期为365.25天,也就是一年的长度。
地球公转引起了四季交替的现象,由于地球的轨道是一个椭圆,所以太阳照射的强度和时间会有所变化。
三、牛顿万有引力定律牛顿万有引力定律是描述天体之间引力相互作用的定律。
根据该定律,两个物体之间的引力与它们的质量成正比,与它们之间的距离的平方成反比。
具体的数学表达式为F=G*(m₁*m₂)/r²,其中F表示引力,G为引力常数,m₁和m₂分别表示两个物体的质量,r表示它们之间的距离。
牛顿万有引力定律的应用十分广泛,不仅可以解释行星轨道、人造卫星的运动规律,还能够解释地球上物体的重力现象。
四、卫星的轨道卫星是人工制造并绕天体运行的对象,常见的卫星有人造卫星和天然卫星(例如月球)。
卫星的轨道多以近地轨道、地球同步轨道和地球静止轨道为主。
近地轨道位于离地球较近的轨道上,主要用于地球观测和通信。
地球同步轨道是指卫星与地球的自转周期相同,使卫星能够固定在地球的某一点上,常用于气象卫星和通信卫星。
地球静止轨道位于赤道上空,卫星的轨道周期与地球自转周期相同,使卫星看起来保持相对静止,常用于广播电视卫星。
第三讲知识点梳理一、开普勒三大定律1、第一:2、第二:3、第三:二、万有引力定律三、万有引力和重力的关系四、解决天体问题的两条主线1、万有引力等于重力2、万有引力提供向心力五、“开三”推导及比例问题速算1、开普勒第三定律的推导2、比例问题速算六、三大宇宙速度1、第一宇宙速度2、第二宇宙速度3、第三宇宙速度七、卫星问题1、近地卫星2、同步卫星(六一定)3、赤道表面物体、近地卫星和同步卫星向心加速度大小比较八、卫星的对接及对接1、卫星对接2、卫星变轨九、双星问题经典习题练习一、选择题1、关于行星运动的规律,下列说法符合史实的是()A.开普勒在牛顿定律的基础上,导出了行星运动的规律B.开普勒在天文观测数据的基础上,总结出了行星运动的规律C.开普勒总结出了行星运动的规律,找出了行星按照这些规律运动的原因D.开普勒总结出了行星运动的规律,发现了万有引力定律2、理论和实践证明,开普勒定律不仅适用于太阳系中的天体运动,而且对一切天体(包括卫星绕行星的运动)都适用。
下面对于开普勒第三定律的公式,下列说法正确的是:()A.公式只适用于轨道是椭圆的运动B.式中的K值,对于所有行星(或卫星)都相等C.式中的K值,只与中心天体有关,与绕中心天体旋转的行星(或卫星)无关D.若已知月球与地球之间的距离,根据公式可求出地球与太阳之间的距离3、如图所示,椭圆为某行星绕太阳运动的轨道,A、B分别为行星的近日点和远日点,行星经过这两点时的速率分别为v A和v B;阴影部分为行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积,分别用S A和S B表示.根据开普勒第二定律可知()A.v A>v BB.v A<v BC.S A>S BD.S A<S B4、如图所示,在火星与木星轨道之间有一小行星带.假设该带中的小行星只受到太阳的引力,并绕太阳做匀速圆周运动.下列说法正确的是()A.太阳对小行星的引力相同B.各小行星绕太阳运动的周期小于一年C.小行星带内侧小行星的向心加速度值大于小行星带外侧小行星的向心加速度值D.小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值5、如图,a、b两颗人造地球卫星分别在如图所示的两个不同的轨道上运行,下列说法中正确的是()A.a卫星的运行速度比第一宇宙速度大B.b卫星的运行速度较小C.b卫星受到的向心力较大6、探测器绕月球做匀速圆周运动,变轨后在周期较大的轨道上仍做匀速圆周运动,则变轨后与变轨前相比()A.轨道半径变小B.向心加速度变小C.线速度变大D.角速度变大7、天宫一号是中国第一个目标飞行器,已于2011年9月29日21时16分3秒在酒泉卫星发射中心发射成功,它的发射标志着中国迈入中国航天“三步走”战略的第二步第二阶段.21时25分,天宫一号进入近地点约200公里,远地点约346.9公里,轨道倾角为42.75度,周期为5382秒的运行轨道.由此可知()A.天宫一号在该轨道上的运行周期比同步卫星的运行周期长B.天宫一号在该轨道上任意一点的运行速率比同步卫星的运行速率小C.天宫一号在该轨道上任意一点的运行加速度比同步卫星的运行加速度小D.天宫一号在该轨道上远地点距地面的高度比同步卫星轨道距地面的高度小8、地球质量大约是月球质量的81倍,在登月飞船通过月、地之间的某一位置时,月球和地球对它的引力大小相等,该位置到月球中心和地球中心的距离之比为()A.1:81 B.1:27 C.1:9 D.1:39、宇航员在地球表面,以一定初速度竖直上抛一小球,测得小球从抛出到返回的时间为t;若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球,小球从抛出到返回时间为25t。
天体运动(经典版)一、开普勒运动定律1、开普勒第一定律:所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在所有椭圆的一个焦点上.2、开普勒第二定律:对于每一个行星而言,太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等.3、开普勒第三定律:所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等.二、万有引力定律1、内容:宇宙间的一切物体都是互相吸引的,两个物体间的引力大小,跟它们的质量的乘积成正比,跟它们的距离的平方成反比.2、公式:F =G 221r m m ,其中2211/1067.6kg m N G ⋅⨯=-,称为为有引力恒量。
3、适用条件:严格地说公式只适用于质点间的相互作用,当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时,公式也可近似使用,但此时r 应为两物体重心间的距离.注意:万有引力定律把地面上的运动与天体运动统一起来,是自然界中最普遍的规律之一,式中引力恒量G 的物理意义:G 在数值上等于质量均为1千克的两个质点相距1米时相互作用的万有引力.4、万有引力与重力的关系:合力与分力的关系。
三、卫星的受力和绕行参数(角速度、周期与高度)1、由()()22mM v Gm r h r h =++,得v =h↑,v↓ 2、由G ()2h r mM +=mω2(r+h ),得ω=()3h r GM +,∴当h↑,ω↓ 3、由G ()2h r mM +()224m r h T π=+,得T=()GM h r 324+π ∴当h↑,T↑ 注:(1)卫星进入轨道前加速过程,卫星上物体超重.(2)卫星进入轨道后正常运转时,卫星上物体完全失重.4、三种宇宙速度(1)第一宇宙速度(环绕速度):v 1=7.9km/s ,人造地球卫星的最小发射速度。
也是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度。
计算:在地面附近物体的重力近似地等于地球对物体的万有引力,重力就是卫星做圆周运动的向心力.()21v mg m r h =+.当r >>h 时.g h ≈g 所以v 1=gr =7.9×103m/s 第一宇宙速度是在地面附近(h <<r ),卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度.(2)第二宇宙速度(脱离速度):v 2=11.2km/s ,使卫星挣脱地球引力束缚的最小发射速度.(3)第三宇宙速度(逃逸速度):v 3=16.7km/s ,使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度.四、两种常见的卫星1、近地卫星近地卫星的轨道半径r 可以近似地认为等于地球半径R ,其线速度大小为v 1=7.9×103m/s ;其周期为T =5.06×103s=84min 。
它们分别是绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的最大线速度和最小周期。
神舟号飞船的运行轨道离地面的高度为340km ,线速度约7.6km/s ,周期约90min 。
2、同步卫星 “同步”的含义就是和地球保持相对静止,所以其周期等于地球自转周期,即T =24h 。
由式G ()2h r mM+=m ()h r v +2= m 224T π(r+h )可得,同步卫星离地面高度为 h =3224πGMT -r =3·58×107 m 即其轨道半径是唯一确定的离地面的高度h =3.6×104km ,而且该轨道必须在地球赤道的正上方,运转方向必须跟地球自转方向一致即由西向东。
同步卫星的线速度 v=h r GM+=3.07×103m/s通讯卫星可以实现全球的电视转播,一般通讯卫星都是地球同步卫星。
五、人造天体在运动过程中的能量关系1、卫星动能:r GMmE K 2=2、卫星势能:rGMmE P -=(以无穷远处引力势能为零,M 为地球质量,m 为卫星质量,r 为卫星轨道半径。
由于从无穷远向地球移动过程中万有引力做正功,所以系统势能减小,为负。
)3、卫星机械能:r GMmE 2-=,可见,同样质量的卫星在不同高度轨道上的机械能不同,轨道半径越大,即离地面越高,卫星具有的机械能越大,发射越困难。
【例】开普勒第三定律及其应用1.飞船沿半径为R 的圆周绕地球运动,如图所示,其周期为T ,如果飞船要返回地面,可在轨道上某一点A 处将速率降低到适当数值,从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运行,椭圆和地球表面相切于B 点,设地球半径为R 0,问飞船从A 点返回到地面上B 点所需时间为多少?2.【2013江苏】火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行,根据开普勒行星运动定律可知( )A .太阳位于木星运行轨道的中心B .火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等C .火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方D .相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积3B .公式中的T 表示行星自转的周期C .式中的k 值,对所有行星(或卫星)都相等D .式中的k 值,对围绕同一中心天体运行的行星(或卫星)都相同4.【2014浙江卷】长期以来“卡戎星(Charon)”被认为是冥王星唯一的卫星,它的公转轨道半径r 1=19 600 km ,公转周期T 1=6.39天.2006年3月,天文学家新发现两颗冥王星的小卫星,其中一颗的公转轨道半径r 2=48 000 km ,则它的公转周期T 2最接近于( )A .15天B .25天C .35天 D.45天12、C ; 3、D ; 4、B 【例】计算中心天体的质量、密度1.已知万有引力常量G ,地球半径R ,月球和地球之间的距离r ,同步卫星距地面的高度h ,月球绕地球的运转周期T 1,地球的自转周期T 2,地球表面的重力加速度g 。
某同学根据以上条件,提出一种估算地球质量M 的方法:同步卫星绕地球作圆周运动,由h T m h Mm G 2222⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=π得23224GT h M π= ⑴判断以上结果是否正确,并说明理由。
如不正确,给出正确的解法和结果。
⑵请根据已知条件再提出两种估算地球质量的方法并解得结果。
2.宇航员站在某一星球表面某高处,沿水平方向抛出一小球。
经过时间t ,小球落到星球表面,测得抛出点与落地点之间的距离为L 。
若抛出时的初速度增大到2倍,则抛出点与落地点之间的距离为3L 。
已知两落地点在同一水平面上,该星球的半径为R ,万有引力常数为G 。
求该星球质量M 。
3.2003年10月16日北京时间6时34分,中国首次载人航天飞行任务获得圆满成功。
据报道,中国首位航天员杨利伟乘坐的“神舟”五号载人飞船,于北京时间十月十五日九时,在酒泉卫星发射中心用“长征二号F ”型运载火箭发射升空。
此后,飞船按照预定轨道环绕地球十四圈,在太空飞行约二十一小时,若其运动可近似认为是匀速圆周运动,飞船距地面高度约为340千米,已知万有引力常量为G=6.67×10-11牛·米2/千克2,地球半径约为6400千米,且地球可视为均匀球体,则试根据以上条件估算地球的密度。
(结果保留1位有效数学)4.中子星是恒星演化过程的一种可能结果,它的密度很大。
现有一中子星,观测到它的自转周期为T =1/30s 。
问该中子星的最小密度应是多少才能维持该星的稳定,不致因自转而瓦解。
计算时星体可视为均匀球体。
(引力常数G =6.67⨯1011-m 3/kg.s 2)5.【2014·新课标Ⅱ卷】假设地球可视为质量均匀分布的球体.已知地球表面重力加速度在两极的大小为g 0,在赤道的大小为g ;地球自转的周期为T ,引力常量为G .地球的密度为( ) A.3πGT 2·g 0-g g 0 B.3πGT 2·g 0g 0-g C.3πGT 2 D.3πGT 2·g 0g 1、略;2、2223=3LRM Gt ;3、33323106)(3m kg R GT h R ⨯=+=πρ 4、3142/1027.13m kg GT⨯==πρ; 5、B【例】卫星运动和宇宙速度1.(卫星轨道)如图所示的三个人造地球卫星,下列说法正确的是( )①卫星可能的轨道为a 、b 、c ②卫星可能的轨道为a 、c③同步卫星可能的轨道为a 、c ④同步卫星可能的轨道为aA .①③是对的B .①④是对的C .②③是对的D .②④是对的2.(环绕参数)【2013上海】小行星绕恒星运动,恒星均匀地向四周辐射能量,质量缓慢减小,可认为小行星在绕恒星运动一周的过程中近似做圆周运动。
则经过足够长的时间后,小行星运动的( )A .半径变大B .速率变大C .角速度变大D .加速度变大3.2007年10月24日,我国发射的“嫦娥一号”探月卫星简化后的路线示意图如图,卫星由地面发射后经过发射轨道进入停泊轨道,然后在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨道,再次调速后进入工作轨道,卫星开始对月球进行探测。
已知地球与月球的质量之比为a ,卫星的停泊轨道与工作轨道的半径之比为b ,卫星在停泊轨道和工作轨道上均可视为做匀速圆周运动,则卫星( )A .在停泊轨道和工作轨道运行的速度之比为ab B .在停泊轨道和工作轨道运行的周期之比为a b 3C .在停泊轨道运行的速度大于地球的第一宇宙速度D .从停泊轨道进入到地月转移轨道,卫星必须加速4.发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道1,然后经点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火,将卫星送入同步轨道3。
轨道1、2相切于Q 点,轨道2、3相切于P 点(如图),则卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时,以下说法正确的( )A .卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B .卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度C .卫星在轨道1上经过Q 点时的速率小于它在2上经过Q 点的速率D .卫星在轨道2上经过P 点时的加速度等于它在3上经过P 点的加速度5.月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度大小为a ,设月球表面的重力加速度大小为g 1,在月球绕地球运行的轨道处由地球引力产生的加速度大小为g 2,则( )A . a g g ==21B .12g a g ≠=C .2161g a g ==D .21g a g =+ 6.(同步卫星)在地球(看作质量均匀的球体)上空有许多同步卫星,下面说法中正确的是( )A .它们的质量可能不同B .它们的速度可能不同C .它们的向心加速度可能不同D .它们离地心的距离可能不同7.【2014天津】研究表明,地球自转在逐渐变慢,3亿年前地球自转的周期约为22小时.假设这种趋势会持续下去,地球的其他条件都不变,未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比( )A .距地面的高度变大B .向心加速度变大C .线速度变大D .角速度变大8.【2013四川】太阳系外行星大多不适宜人类居住,绕恒星“Glicsc581”运行的行星“Gl-581c ”却很值得我们期待。