天體運(yùn)動(dòng)練習(xí)PPT

1、 1兩種速度：發(fā)射速度和環(huán)繞速度兩種速度：發(fā)射速度和環(huán)繞速度 2兩種運(yùn)行軌道：正常運(yùn)行和變軌運(yùn)行兩種運(yùn)行軌道：正常運(yùn)行和變軌運(yùn)行 3兩種周期兩種周期自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期 4兩種加速度：衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)向心加速兩種加速度：衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)向心加速 度和物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度度和物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度 5三種衛(wèi)星：同步衛(wèi)星，近地衛(wèi)星，極地衛(wèi)星三種衛(wèi)星：同步衛(wèi)星，近地衛(wèi)星，極地衛(wèi)星 小結(jié) 如圖如圖41所示，同步衛(wèi)星與地心的距離為所示，同步衛(wèi)星與地心的距離為r， 運(yùn)行速率為運(yùn)行速率為v1，向心加速度為，向心加速度為a1；地球赤道上；地球赤道上 的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為的物體隨

2、地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2，第一宇，第一宇 宙速度為宙速度為v2，地球半徑為，地球半徑為R，則下列比值正確，則下列比值正確 的是的是 “連續(xù)物連續(xù)物”指和天體緊緊連接在一起物體，指和天體緊緊連接在一起物體， “小衛(wèi)星群小衛(wèi)星群”指環(huán)繞天體運(yùn)動(dòng)許多小星體的指環(huán)繞天體運(yùn)動(dòng)許多小星體的 總稱總稱.據(jù)觀測(cè)，在土星的外層有一個(gè)環(huán)，為了據(jù)觀測(cè)，在土星的外層有一個(gè)環(huán)，為了 判定此環(huán)是土星的連續(xù)物還是土星的小衛(wèi)星判定此環(huán)是土星的連續(xù)物還是土星的小衛(wèi)星 群，可測(cè)出環(huán)中各層的線速度群，可測(cè)出環(huán)中各層的線速度v和該層到土星和該層到土星 中心的距離中心的距離R，進(jìn)而得出，進(jìn)而得出v和和R的關(guān)系，下列的關(guān)系，下列 說法

3、中正確說法中正確 A若若v和和R成正比，則此環(huán)是連續(xù)物成正比，則此環(huán)是連續(xù)物 B若若v和和R成正比，則此環(huán)是小衛(wèi)星群成正比，則此環(huán)是小衛(wèi)星群 C若若v2和和R成反比，則此環(huán)是小衛(wèi)星群成反比，則此環(huán)是小衛(wèi)星群 D若若v2和和R成反比，則此環(huán)是連續(xù)物成反比，則此環(huán)是連續(xù)物 A C 模型模型1：衛(wèi)星群和天體連續(xù)物：衛(wèi)星群和天體連續(xù)物 2雙星模型：兩星相對(duì)位置保持不變，繞其連線雙星模型：兩星相對(duì)位置保持不變，繞其連線 上某點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)上某點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) (1)兩星之間的萬有引力提供各自所需向心力兩星之間的萬有引力提供各自所需向心力 (2)兩星繞某一圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的繞向相同，兩星繞某一圓心做勻

4、速圓周運(yùn)動(dòng)的繞向相同， 角速度、周期相同角速度、周期相同 (3)兩星的軌道半徑之和等于兩星之間的距離兩星的軌道半徑之和等于兩星之間的距離 2 12 11 1 2 m m Gmr r L，r1、r2，千萬不可混淆，千萬不可混淆 4 4洞是具有強(qiáng)大引力又不易觀察的天體，洞是具有強(qiáng)大引力又不易觀察的天體，20012001年年1010月月2222日，日， 歐洲航天局由衛(wèi)星觀測(cè)發(fā)現(xiàn)銀河系中心存在一個(gè)超大型黑歐洲航天局由衛(wèi)星觀測(cè)發(fā)現(xiàn)銀河系中心存在一個(gè)超大型黑 洞，命名為洞，命名為MCGMCG6-30-156-30-15；假定銀河系中心僅此一個(gè)黑洞，；假定銀河系中心僅此一個(gè)黑洞， 已知太陽(yáng)系繞銀河系中心做勻

5、速圓周運(yùn)動(dòng)，下列哪一組數(shù)已知太陽(yáng)系繞銀河系中心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列哪一組數(shù) 據(jù)可以估算該黑洞的質(zhì)量據(jù)可以估算該黑洞的質(zhì)量( (引力常數(shù)已知引力常數(shù)已知)( )( ) ) A A太陽(yáng)的質(zhì)量和太陽(yáng)到太陽(yáng)的質(zhì)量和太陽(yáng)到MCGMCG6-30-156-30-15的距離的距離 B B太陽(yáng)的運(yùn)行速度和太陽(yáng)到太陽(yáng)的運(yùn)行速度和太陽(yáng)到MCGMCG6-30-156-30-15的距離的距離 C C太陽(yáng)的質(zhì)量和運(yùn)行速度太陽(yáng)的質(zhì)量和運(yùn)行速度 D D地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期和速度地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期和速度 B 3“黑洞黑洞”是近代引力理論預(yù)言的一種特殊天體，是近代引力理論預(yù)言的一種特殊天體， 它的質(zhì)量十分巨大，以至于其脫離速度

6、有可能它的質(zhì)量十分巨大，以至于其脫離速度有可能 超過真空中的光速，因此任何物體都不能脫離超過真空中的光速，因此任何物體都不能脫離 它的束縛，即使光子也不能射出它的束縛，即使光子也不能射出. 4 4三星模型三星模型:宇宙中存在一些離其它恒星較遠(yuǎn)的、由質(zhì)量相宇宙中存在一些離其它恒星較遠(yuǎn)的、由質(zhì)量相 等的三顆星組成的三星系統(tǒng)，通?？珊雎云渌求w對(duì)它們等的三顆星組成的三星系統(tǒng)，通?？珊雎云渌求w對(duì)它們 的引力作用。已觀測(cè)到穩(wěn)定三星系統(tǒng)存在兩種基本的構(gòu)成的引力作用。已觀測(cè)到穩(wěn)定三星系統(tǒng)存在兩種基本的構(gòu)成 形式：一種是三顆星位于同一直線上，兩顆星圍繞中央星形式：一種是三顆星位于同一直線上，兩顆星圍繞中央星

7、 在同一半徑為在同一半徑為R R圓軌道上運(yùn)行；另一種形式是三顆星位于圓軌道上運(yùn)行；另一種形式是三顆星位于 等邊三角形的三個(gè)項(xiàng)點(diǎn)上，并沿外接于等邊三角形的圓形等邊三角形的三個(gè)項(xiàng)點(diǎn)上，并沿外接于等邊三角形的圓形 軌道運(yùn)行。設(shè)每個(gè)星體的質(zhì)量均為軌道運(yùn)行。設(shè)每個(gè)星體的質(zhì)量均為m m （1 1）試求第一種形式下，星體運(yùn)動(dòng)的線速度和周期。）試求第一種形式下，星體運(yùn)動(dòng)的線速度和周期。 （2 2）假設(shè)兩種形式星體的運(yùn)動(dòng)周期相同，第二種形式下）假設(shè)兩種形式星體的運(yùn)動(dòng)周期相同，第二種形式下 星體之間的距離應(yīng)為多少？星體之間的距離應(yīng)為多少？ 作業(yè)：有一種衛(wèi)星叫做極地衛(wèi)星，其軌道作業(yè)：有一種衛(wèi)星叫做極地衛(wèi)星，其軌道

8、平面與地球的赤道平面成平面與地球的赤道平面成900角，它常應(yīng)用角，它常應(yīng)用 于遙感、探測(cè)。假設(shè)有一個(gè)極地衛(wèi)星繞地于遙感、探測(cè)。假設(shè)有一個(gè)極地衛(wèi)星繞地 球做勻速周運(yùn)動(dòng)。已知：該衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)周球做勻速周運(yùn)動(dòng)。已知：該衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)周 期為期為T0/4（T0為地球的自轉(zhuǎn)周期），地球?yàn)榈厍虻淖赞D(zhuǎn)周期），地球 表面的重力加速度為表面的重力加速度為g，地球半徑為，地球半徑為R。則：。則： （1）該衛(wèi)星一晝夜能有幾次經(jīng)過赤道上）該衛(wèi)星一晝夜能有幾次經(jīng)過赤道上 空？試說明理由?？?？試說明理由。 （2）該衛(wèi)星離地的高度）該衛(wèi)星離地的高度H為多少？為多少？ “神舟六號(hào)神舟六號(hào)”載人飛船于載人飛船于2005年年10月月1

9、2日上午日上午9點(diǎn)點(diǎn) 整在酒泉航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射升空由長(zhǎng)征運(yùn)載火箭整在酒泉航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射升空由長(zhǎng)征運(yùn)載火箭 將飛船送入近地點(diǎn)為將飛船送入近地點(diǎn)為A、遠(yuǎn)地點(diǎn)為、遠(yuǎn)地點(diǎn)為B的橢圓軌道上，的橢圓軌道上， A點(diǎn)距地面的高度為點(diǎn)距地面的高度為h1，飛船飛行五周后進(jìn)行變軌，飛船飛行五周后進(jìn)行變軌， 進(jìn)入預(yù)定圓軌道，如圖所示在預(yù)定圓軌道上飛進(jìn)入預(yù)定圓軌道，如圖所示在預(yù)定圓軌道上飛 行行n圈所用時(shí)間為圈所用時(shí)間為t，于，于10月月17日凌晨在內(nèi)蒙古草原日凌晨在內(nèi)蒙古草原 成功返回已知地球表面重力加速度為成功返回已知地球表面重力加速度為g，地球半，地球半 徑為徑為R求：求： （1）飛船在）飛船在A點(diǎn)向心加速度大小點(diǎn)

10、向心加速度大小 （2）遠(yuǎn)地點(diǎn)）遠(yuǎn)地點(diǎn)B距地面的高度距地面的高度 （3）沿著橢圓軌道從）沿著橢圓軌道從A到到B的時(shí)間的時(shí)間 （1 1）星體運(yùn)動(dòng)的向心力是由另外兩星體對(duì)它的）星體運(yùn)動(dòng)的向心力是由另外兩星體對(duì)它的 萬有引力提供，則有萬有引力提供，則有 解得解得 ， （2 2）設(shè)第二種形式星體之間的距離為設(shè)第二種形式星體之間的距離為r ，則三則三 個(gè)星體作圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為個(gè)星體作圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為 ，相鄰，相鄰 兩星體之間的萬有引力兩星體之間的萬有引力, ,由星體做圓周運(yùn)動(dòng)可知由星體做圓周運(yùn)動(dòng)可知 由以上各式解得由以上各式解得 5.5.20072007年年4 4月月2424日，歐洲科學(xué)家宣布在太陽(yáng)系之外

11、發(fā)現(xiàn)了一日，歐洲科學(xué)家宣布在太陽(yáng)系之外發(fā)現(xiàn)了一 顆可能適合人類居住的類地行星顆可能適合人類居住的類地行星GlieseGliese581581c c. .這顆圍繞紅矮這顆圍繞紅矮 星星GlieseGliese581581運(yùn)行的星球有類似地球的溫度，表面可能有液運(yùn)行的星球有類似地球的溫度，表面可能有液 態(tài)水存在，距離地球約為態(tài)水存在，距離地球約為2020光年，直徑約為地球的光年，直徑約為地球的1.51.5倍，倍， 質(zhì)量約為地球的質(zhì)量約為地球的5 5倍，繞紅矮星倍，繞紅矮星GlieseGliese581581運(yùn)行的周期約為運(yùn)行的周期約為 1313天假設(shè)有一艘宇宙飛船繞該星球表面附近軌道運(yùn)行，天假設(shè)有

12、一艘宇宙飛船繞該星球表面附近軌道運(yùn)行， 下列說法正確的是下列說法正確的是( ( ) ) A飛船在飛船在Gliese581c表面附近運(yùn)行周期約表面附近運(yùn)行周期約13天天 B飛船在飛船在Gliese581c表面附近運(yùn)行時(shí)速度大于表面附近運(yùn)行時(shí)速度大于7.9km/s C人在人在Gliese581c上所受重力比在地球上所受重力小上所受重力比在地球上所受重力小 DGliese581c的平均密度比地球平均密度小的平均密度比地球平均密度小 答案：答案：B B 天文學(xué)家將相距較近、僅在彼此的引力作用天文學(xué)家將相距較近、僅在彼此的引力作用 下運(yùn)行的兩顆恒星稱為雙星下運(yùn)行的兩顆恒星稱為雙星.雙星系統(tǒng)在銀河雙星系統(tǒng)

13、在銀河 系中很普遍系中很普遍.利用雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的運(yùn)動(dòng)利用雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的運(yùn)動(dòng) 特征可推算出它們的總質(zhì)量特征可推算出它們的總質(zhì)量.已知某雙星系統(tǒng)已知某雙星系統(tǒng) 中兩顆恒星圍繞它們連線上的某一固定點(diǎn)分中兩顆恒星圍繞它們連線上的某一固定點(diǎn)分 別做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期均為別做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期均為T，兩顆恒星之，兩顆恒星之 間的距離為間的距離為r，試推算這個(gè)雙星系統(tǒng)的總質(zhì)，試推算這個(gè)雙星系統(tǒng)的總質(zhì) 量量.(引力常量為引力常量為G) 設(shè)兩顆恒星的質(zhì)量分別為m1、m2，做 圓周運(yùn)動(dòng)的半徑分別為r1、r2，角速度分別為 1,2.根據(jù)題意有 r1+r2=r 根據(jù)萬有引力定律和牛頓定律，有 聯(lián)立式解得

14、12 2 T 2 12 11 1 2 m m Gmr r 22 12 22 2 m m Gmr r 2 3 12 2 4 mmr T G 解：解：星體繞繞星體繞繞“黑洞黑洞”作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是萬有引力作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是萬有引力 提供的，據(jù)萬有引力定律，可知提供的，據(jù)萬有引力定律，可知“黑洞黑洞”是一個(gè)有質(zhì)量的是一個(gè)有質(zhì)量的 天體。天體。設(shè)黑洞和轉(zhuǎn)動(dòng)星體的質(zhì)量分別為設(shè)黑洞和轉(zhuǎn)動(dòng)星體的質(zhì)量分別為M和和m，兩者距離，兩者距離 為為R，利用萬有引力定律和向心力公式列式：，利用萬有引力定律和向心力公式列式： 天文學(xué)家根據(jù)天文觀察宣布了下列研究成果：銀河系中可天文學(xué)家根據(jù)天文觀察宣布了下列研究成果：銀河系中可 能存在一個(gè)大能存在一個(gè)大“黑洞黑洞”，距，距“黑洞黑洞”60億千米的星體以億千米的星體以 2000km/s的速度繞其旋轉(zhuǎn)；接近的速度繞其旋轉(zhuǎn)；接近“黑洞黑洞”的所有物質(zhì)即使的所有物質(zhì)即使 速度等于光速也被速度等于光速也被“黑洞黑洞”吸人，試計(jì)算吸人，試計(jì)算“黑