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高一物理天体运动知识点总结一、天体运动的基本概念天体运动是指天体在空间中的运动过程，包括行星、卫星、恒星等天体的运动。
天体运动是宇宙中的基本现象之一，研究天体运动可以揭示宇宙的本质和规律。
二、天体运动的基本规律1. 开普勒定律开普勒定律是描述行星运动的基本规律，包括开普勒第一定律（行星绕太阳运动的轨道是一个椭圆）、开普勒第二定律（行星在轨道上的面积速率是恒定的）和开普勒第三定律（行星公转周期的平方与轨道长轴的立方成正比）。
2. 轨道运动天体在宇宙中的运动基本上都是绕着某个中心进行的，这个中心可以是恒星、行星或其他天体。
天体绕中心运动的轨道有椭圆、圆、抛物线和双曲线四种类型。
3. 万有引力定律万有引力定律是描述天体之间相互作用的基本规律，它表明任何两个物体之间都存在引力，且引力的大小与两个物体的质量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。
万有引力定律是描述天体运动的重要依据。
三、天体运动的影响因素1. 天体的质量天体的质量决定了其对其他天体的引力大小，质量越大，引力越大。
2. 天体之间的距离天体之间的距离越近，它们之间的引力就越大，反之亦然。
3. 初始速度天体在开始运动时的初始速度也会影响其轨道形状，初始速度越大，轨道越开放，初始速度越小，轨道越封闭。
四、天体运动的应用1. 行星轨道计算利用开普勒定律和万有引力定律，可以计算行星的轨道形状、周期等参数，从而更好地了解行星的运动规律。
2. 卫星发射与轨道设计在卫星发射过程中，需要根据地球的引力和速度等因素，确定卫星的发射角度和速度，以使卫星进入预期的轨道。
3. 天文观测与导航系统天体运动的知识可以帮助天文学家进行天文观测，研究宇宙的演化和变化。
此外，天体运动的规律也是导航系统中的重要基础，如全球定位系统（GPS）就是基于卫星运动的原理来实现位置定位的。
五、天体运动的未解之谜尽管我们对天体运动有了深入的研究，但仍有一些未解之谜。
例如，黑洞的运动规律、宇宙的扩张速度等问题，仍需要进一步的研究和探索。
高中物理天体运动知识点详解01开普勒的行星运动三定律开普勒第一定律开普勒第一定律即为椭圆轨道定律，其内容为：所有的行星围绕太阳运动的轨道是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上，如图。
此定律说明不同行星的椭圆轨道是不同的。
开普勒第二定律开普勒第二定律又叫面积定律，其内容为：连接太阳和行星的连线（矢径）在相等的时间内扫过相等的面积，如图。
此定律说明行星离太阳越近，其运行速率越大。
开普勒第三定律开普勒第三定律即为周期定律，其内容为：行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值是一个常数。
即，其中r代表椭圆轨道的半长轴，T代表行星运动的公转周期，k是一个与行星无关的常量。
对的认识：在图中，半长轴是AB间距的一半，不要认为a等于太阳到A 点的距离；T是公转周期，不要误认为是自转周期，如地球的公转周期是一年，不是一天。
说明（1）在以后的计算问题中，我们都把行星的轨道近似为圆，把卫星的运行轨道也近似为圆，这样就使问题变得简单，计算结果与实际情况也相差不大。
（2）在上述情况下，的表达式中，a就是圆的半径R，利用的结论解决某些问题很方便。
注意①比例系数k是一个与行星无关的常量，但不是恒量，在不同的星系中，k值不相同。
②在太阳系中，不同行星的半长轴都不相同，故其公转周期也不相等。
③卫星绕地球转动、地球绕太阳转动遵循相同的运动规律。
易错点在认识行星做椭圆运动时的向心力大小及速度大小时易错，行星的运动符合能量守恒定律，它们离太阳近时半径小，速度大，向心力也大；离太阳远时半径大，速度小，向心力也小，另一个易错点是找椭圆的半长轴时易错，许多同学在初学时，往往将2倍的半长轴代入题中进行运算。
忽略点本节中的行星运动的轨道为椭圆，是曲线运动，行星在轨道上任一点的速度方向沿该点的切线方向，速度方向易忽略，如：有部分同学认为行星的速度方向垂直于行星与太阳的连线，这种认识是错误的，是将行星的运动视为圆周运动，而实质上其轨道为椭圆。
02卡文迪许扭称实验卡文迪许设计了扭称实验来测量万有引力常量，下图是扭称实验的原理图。
高中物理天体运动知识点在高中物理的学习中，天体运动是一个重要且有趣的部分。
它不仅帮助我们理解宇宙中天体的运行规律，还为我们打开了探索未知世界的大门。
接下来，让我们一起深入了解天体运动的相关知识点。
一、开普勒定律开普勒定律是描述天体运动的基本规律，包括三条重要内容：1、开普勒第一定律（轨道定律）：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。
这意味着行星的轨道不是完美的圆形，而是椭圆形，且太阳并非位于中心，而是在焦点之一的位置。
2、开普勒第二定律（面积定律）：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
简单来说，就是行星在靠近太阳时运动速度较快，远离太阳时运动速度较慢，但单位时间内扫过的面积相同。
3、开普勒第三定律（周期定律）：所有行星的轨道半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。
用公式表示为：＄＼frac{a^3}｛T^2} ＝ k$，其中$a$是轨道半长轴，＄T$是公转周期，＄k$是一个对所有行星都相同的常量，但对于不同的恒星系统，＄k$值不同。
二、万有引力定律万有引力定律是由牛顿发现的，它指出：任何两个物体之间都存在相互吸引的力，其大小与这两个物体的质量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。
公式为：＄F ＝ G\frac{m_1m_2}｛r^2}＄，其中$F$是两个物体之间的引力，＄G$是引力常量，约为$667×10^｛－11} N·m^2/kg^2$，＄m_1$和$m_2$分别是两个物体的质量，＄r$是两个物体质心之间的距离。
万有引力定律是天体运动的核心定律，它解释了天体之间的相互作用和运动规律。
例如，地球围绕太阳公转就是因为受到太阳对地球的万有引力作用。
三、天体质量和密度的计算1、利用万有引力定律计算天体质量对于绕中心天体做匀速圆周运动的天体，可根据万有引力提供向心力来计算中心天体的质量。
假设一个天体$m$绕中心天体$M$做匀速圆周运动，轨道半径为$r$，周期为$T$，则有：＄G\frac{Mm}｛r^2} ＝m\frac{4\pi^2}｛T^2}r$，解得中心天体质量$M ＝＼frac{4\pi^2r^3}｛GT^2}＄。
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 mm ^淇中G =6.67x 10-11N -m 2/kg 2，称为为有引力恒量。
r 23、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G 严、=m 占戸，得v =:再^,・••当hf ,vj (r +h J 2\r+h 丿\{r +h ) 2、由G mM =m®2(r+h ),得①=[GM ，•:当hf ,roj (r +h T 2\(r +h T 34 第一宇宙速度是在地面附近(h VV 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3由=m 处(r +h )，得T 二严2°+h “・••当hf ,Tf (+h )2T 2\GM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 ]=7.9km/s ，人造地球卫星的最小发射速度。
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“万有引力定律”习题归类例析．一、求天体的质量(或密度)1．根据天体表面上物体的重力近似等于物体所受的万有引力，由天体表面上的重力加速度和天体的半径求天体的质量由mg=G 得。
(式中M、g、R分别表示天体的质量、天体表面的重力加速度和天体的半径．)[例1］宇航员站在一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出一小球，经过时间t，小球落在星球表面，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，则抛出点与落地点间的距离为 L，已知两落地点在同一水平面上,该星球的半径为R，引力常量为G,求该星球的质量M和密度ρ.［解析]此题的关键就是要根据在星球表面物体的运动情况求出星球表面的重力加速度,再根据星球表面物体的重力等于物体受到的万有引力求出星球的质量和星球的密度．根据平抛运动的特点得抛出物体竖直方向上的位移为设初始平抛小球的初速度为v，则水平位移为x=vt．有○1当以2v的速度平抛小球时，水平位移为x’= 2vt．所以有②在星球表面上物体的重力近似等于万有引力，有mg=G ③联立以上三个方程解得而天体的体积为，由密度公式得天体的密度为。
2．根据绕中心天体运动的卫星的运行周期和轨道半径，求中心天体的质量卫星绕中心天体运动的向心力由中心天体对卫星的万有引力提供，利用牛顿第二定律得若已知卫星的轨道半径r和卫星的运行周期T、角速度或线速度v，可求得中心天体的质量为[例2］下列几组数据中能算出地球质量的是（万有引力常量G是已知的）（）A。
高中物理天体运动总结：天体高中物理运动高中物理天体运动公式高中物理天体公式大全高中物理天体运动专题篇一：谈谈高中物理天体运动的-七个三-谈谈高中物理天体运动的”七个三”深邃浩瀚的宇宙奇妙而神秘，吸引无数颗聪明的头脑去研究它！而支配其运动的规律却并不复杂--开普勒三定律描述天体运动的运动学规律，牛顿运动定律及万有引力定律则揭示出天体运动的动力学原因.本文针对中学物理中的天体运动问题，进行系统而有序的分类，总结为”七个三”，以期帮助我们全面准确地掌握这类问题.1.区分描述重点，理解开普勒三定律开普勒第一定律，也称椭圆定律；也称轨道定律：每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个焦点中。
开普勒第二定律，也称面积定律：在相等时间内，太阳和运动中的行星的连线（向量半径）所扫过的面积都是相等的。
开普勒第三定律，也称调和定律；也称周期定律：各个行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比。
由这一定律不难导出：行星与太阳之间的引力与半径的平方成反比。
开普勒三定律详细地描绘出太阳系各行星的运动特点，也同样适用于行星及其卫星系统.三定律描述的侧重点不同：第一定律遵循日心说的同时指出了日心说的不足：行星运动轨道不是正圆而是椭圆，太阳的位置不在中心而在椭圆的焦点上；第二定律着重刻画行星在轨道上的运动细节，否定了日心说中的匀速率，指出行星的运动应是变速运动，速率的大小取决于它与太阳间的距离，具体数值由”面积定律”确篇二：高中物理天体运动热点难点重点卫星变轨问题深度解析(包教会)卫星变轨问题引例：飞船发射及运行过程：先由运载火箭将飞船送入椭圆轨道，然后在椭圆轨道的远地点A实施变轨，进入预定圆轨道，如图所示，飞船变轨前后速度分别为v1、v2，变轨前后的运行周期分别为T1、T2，飞船变轨前后通过A点时的加速度分别为a1、a2，则下列说法正确的是A．T1＜T2，v1＜v2，a1＜a2B．T1＜T2，v1＜v2，a1＝a2C．T1＞T2，v1＞v2，a1＜a2D．T1＞T2，v1＝v2，a1＝a2解答：首先，同样是A点，到地心的距离相等，万有引力相等，由万有引力提供的向心力也相等，向心加速度相等。
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)。
十年高考试题分类解析-物理1. 1. 假设地球是一半径为假设地球是一半径为R 、质量分布均匀的球体。
一矿井深度为d 。
已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。
矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为A.R d-1 B. R d+1 C. 2)(R d R - D. 2)(dR R -2．一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其线速度大小为v 。
假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m 的物体重力，物体静止时，弹簧测力计的示数为N ，已知引力常量为G,G,，则这颗行星的质量为，则这颗行星的质量为A ．mv 2/GNB B．．mv 4/GN ．C ． Nv 2/Gm ．D D．．Nv 4/Gm .3. 3. （（20122012·北京理综）关于环绕地球运动的卫星，下列说法正确的是·北京理综）关于环绕地球运动的卫星，下列说法正确的是A.A.分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，不可能具有相同的周期分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，不可能具有相同的周期B.B.沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速率沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速率C.C.在赤道上空运行的两颗地球同步卫星，在赤道上空运行的两颗地球同步卫星，在赤道上空运行的两颗地球同步卫星，..它们的轨道半径有可能不同D.D.沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面一定会重合沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面一定会重合4．（20122012·重庆理综）冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统，质量比约为·重庆理综）冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统，质量比约为7∶1，同时绕它们连线上某点O 做匀速圆周运动，由此可知，冥王星绕O 点运动的A ．轨道半径约为卡戎的17B B．角速度大小约为卡戎的．角速度大小约为卡戎的17C ．线速度大小约为卡戎的7倍D D．向心力大小约为卡戎的．向心力大小约为卡戎的7倍5．（20122012·浙江理综）如图所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带。
高中物理天体运动知识点篇一：高考物理必考知识点之天体运动高考物理必考知识点之天体运动单项选择题1.目前我国已发射北斗导航地球同步卫星十六颗，大大提高了导航服务质量，这些卫星A．环绕地球运行可以不在同一条轨道上B．运行角速度相同C．运行速度大小相等，且都大于7.9km/sD．向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等。
2．我国北斗导航系统2012年12月27日起正式提供亚太区域服务。
北斗卫星系统由地球同步轨道卫星与低轨道卫星两种卫星组成，在轨正常运行的这两种卫星比较：A．同步卫星运行的周期较大B．低轨卫星运行的角速度较小C．同步卫星运行可能飞越广东上空D．所有卫星运行速度都大于第一宇宙速度3．2012年4月30日，西昌卫星发射中心发射了中圆轨道卫星，其绕地球运行的周期约为13小时。
则该卫星与另一颗质量相同的地球同步轨道卫星相比，有A. 轨道半径较大B. 向心力相等C. 动能较大D. 角速度较小双向选择题4.我国“嫦娥一号”探月卫星发射后，先在“24小时轨道”上绕地球运行(即绕地球一圈需要24小时)；然后，经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”；最后奔向月球．如果按圆形轨道计算，并忽略卫星质量的变化，则在每次变轨完成后与变轨前相比A．卫星的动能减小B．卫星的动能增大C．卫星的加速度减小D．卫星的加速度增大5．我国第五颗北斗导航卫星是一颗地球同步轨道卫星．如图所示，假若第五颗北斗导航卫星先沿椭圆轨道Ⅰ飞行，后在远地点P处由椭圆轨道Ⅰ变轨进入地球同步圆轨道Ⅱ．下列说法正确的是A．卫星在轨道Ⅱ运行时的速度大于7.9km/s P B．卫星在椭圆轨道Ⅰ上的P点处加速进入轨道ⅡC．卫星在轨道Ⅱ运行时的向心加速度比在赤道上相对地球静止的物体的向心加速度小D．卫星在轨道Ⅱ运行时不受地球引力作用6.北斗系列卫星定点于地球同步轨道，它们与近地卫星比较A.北斗卫星的线速度较大B.北斗卫星的周期较大C.北斗卫星角速度较大D.北斗卫星的向心加速度较小7如图是“嫦娥一号”卫星奔月示意图，下列表述正确的是A．卫星绕月运行时，地球的万有引力提供向心力B．卫星绕月的轨道半径越小，速度也越小C．卫星在绕月圆轨道上的运动周期与月球质量有关D．卫星在地月转移轨道奔月时，地球引力对其做负功8.北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性三维卫星定位与通信系统(CNSS),建成后的北斗卫星导航系统包括5颗同步卫星和30颗一般轨道卫星。
1.人造地球卫星做半径为r ，线速度大小为v 的匀速圆周运动。
当其角速度变为原来的,4)倍后，运动半径为_________，线速度大小为_________。
【解析】由22Mm G m r rω=可知，角速度变为原来的,4)倍后，半径变为2r ，由v r ω=可知，角速度变为原来的,4)倍后，线速度大小为,2)v 。
【答案】2r ，,2)v2.一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其线速度大小为0v 假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m 的物体重力，物体静止时，弹簧测力计的示数为0N ，已知引力常量为G,则这颗行星的质量为 A ．2GN mv B.4GN mv C ．2Gm Nv D.4Gm Nv【解析】卫星在行星表面附近做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律有R v m M G 2/2/R m =，宇航员在行星表面用弹簧测力计测得质量为m 的物体的重为N ，则N M G =2Rm ，解得M=GN4mv ，B 项正确。
【答案】B 3.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【答案】C 【解析】根据行星运行模型，离地越远，线速度越小，周期越大，角速度越小，向心加速度等于万有引力加速度，越远越小，各小行星所受万有引力大小与其质量相关，所以只有C 项对。
4.宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球,经过时间t 小球落回原处;若他在某星球表面以相同的速度竖直上抛同一小球,需经过时间5t 小球落回原处.(取地球表面重力加速度g =10m/s 2,空气阻力不计)(1)求该星球表面附近的重力加速度g ′.(2)已知该星球的半径与地球半径之比为R 星∶R 地=1∶4,求该星球的质量与地球质量之比M 星∶M 地.答案(1)2m/s2(2)1∶80解析(1)在地球表面竖直上抛小球时,有t=g 02v ,在某星球表面竖直上抛小球时,有5t='20g v所以g ′=g 51=2m/s2(2)由G801)41(51',,22222=⨯====地星地星所以得gR R g M M G gR M mg R Mm 5.关于卡文迪许扭秤实验对物理学的贡献，下列说法中正确的是（）A ．发现了万有引力的存在B ．解决了微小力的测定问题C ．开创了用实验研究物理的科学方法D ．验证了万有引力定律的正确性6.假设地球是一半径为R.质量分布均匀的球体。
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 ＝G221rm 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()()22mMv G m r h r h =++，得()GMv r h =+，∴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 。
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 224Tπ（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=hr 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：rGMmE K2=2、卫星势能：rGMm E 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：rGMmE 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3．关于开普勒第三定律的公式32R K T=，下列说法中正确的是（ ）A ．公式只适用于绕太阳做椭圆轨道运行的行星B ．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1、30221+8R TR（）；2、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 0B.3πGT 2·g 0g 0－gC.3πGT 2D.3πGT 2·g 0g 1、略；2、2223=3LRM Gt ；3、33323106)(3mkg 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 、c ③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abB ．在停泊轨道和工作轨道运行的周期之比为ab 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。
