全套更高更妙的物理竞赛ppt课件竞赛课件11:天体运动种种优质PPT.ppt
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之二:
角速度相同,即角速度相同,即之三:
之三:
两天体作圆周运动的向心力大小相等,两天体作圆周运动的向心力大小相等,之四:
之四:
之一:
两天体作圆周运动的向心力均为两天体间的万有引两天体作圆周运动的向心力均为两天体间的万有引力,大小相等,即力,大小相等,即模型规律:
模型规律:
ORmmMRMvMvm两两颗相近的天体相近的天体绕它它们连线上的某上的某点(点(质心心)以共同的角速度做匀速)以共同的角速度做匀速圆周运周运动.之五:
之五:
双星系统动量守恒双星系统动量守恒地球公转轨道平面地球公转轨道平面日DXQCh对北半球而言对北半球而言,在冬季过近日点在冬季过近日点,夏季过远日点夏季过远日点t3t4Bt2t1A行星行星太阳太阳ba如图所示为地球绕太阳运行示意图,图中椭圆表示地球公如图所示为地球绕太阳运行示意图,图中椭圆表示地球公转轨道,转轨道,Ch、Q、X、D分别表示中国农历节气中的春分、秋分、夏至、冬至时分别表示中国农历节气中的春分、秋分、夏至、冬至时地球所在的位置试说明,一年之内秋冬两季比春夏两季要少几天的原因地球所在的位置试说明,一年之内秋冬两季比春夏两季要少几天的原因地球公转轨道平面地球公转轨道平面日日DXQCh由面积定律由面积定律:
同步轨道半径设为同步轨道半径设为R1同步卫星轨道在影区的弧所对圆心角同步卫星轨道在影区的弧所对圆心角2,有有因卫星在影区、不反射阳光而看不到的时间为因卫星在影区、不反射阳光而看不到的时间为2R某颗地球同步卫星正下方的地球表面上有一观察某颗地球同步卫星正下方的地球表面上有一观察者,他用天文望远镜观察被太阳光照射的此卫星,试问,春分那天者,他用天文望远镜观察被太阳光照射的此卫星,试问,春分那天(太阳光直射赤道)在日落(太阳光直射赤道)在日落12小时内有多长时间该观察者看不见此小时内有多长时间该观察者看不见此卫星?
已知地球半径为卫星?
已知地球半径为R,地球表面处的重力加速度为,地球表面处的重力加速度为g,地球自转周地球自转周期为期为T,不考虑大气对光的折射,不考虑大气对光的折射R1极地卫星周期为极地卫星周期为每昼夜卫星经日照下的赤道的次数为每昼夜卫星经日照下的赤道的次数为每次应拍摄每次应拍摄侦察卫星在通过地球两极上空的圆轨道上运行,侦察卫星在通过地球两极上空的圆轨道上运行,它的运行轨道距地面高度为它的运行轨道距地面高度为h,要使卫星在一天的时间内将地面上,要使卫星在一天的时间内将地面上赤道各处在日照条件下的全部情况全都拍摄下来,卫星在通过赤道赤道各处在日照条件下的全部情况全都拍摄下来,卫星在通过赤道上空时,卫星上的摄像机至少应拍摄地面上赤道圆周的弧长是多少上空时,卫星上的摄像机至少应拍摄地面上赤道圆周的弧长是多少?
设地球半径为?
设地球半径为R,地面重力加速度为,地面重力加速度为g,地球自转的周期为,地球自转的周期为T.由由卫星下方地面处于卫星下方地面处于东经东经0180移动卫星经半周期又通过赤道上空,此间地移动卫星经半周期又通过赤道上空,此间地球自转了球自转了角,有角,有电视转播用的电视转播用的“地球同步卫星地球同步卫星”的轨道高度为的轨道高度为h,转动周期为,转动周期为T0;
卫星定位系统用的某;
卫星定位系统用的某“移动卫星移动卫星”沿通过地球的沿通过地球的南北两极的圆形轨道运行,离地面高度为南北两极的圆形轨道运行,离地面高度为H,地球半径为,地球半径为R该该移动卫星连续两次通过地球北极点上空的时间间隔是多少?
移动卫星连续两次通过地球北极点上空的时间间隔是多少?
该移该移动卫星某时刻恰位于经度为动卫星某时刻恰位于经度为0度的赤道上空,那么它下一次通过赤道度的赤道上空,那么它下一次通过赤道上空时,下方地面的经度是多少?
上空时,下方地面的经度是多少?
要使一颗人造地球通讯卫星(同步卫星)能覆盖要使一颗人造地球通讯卫星(同步卫星)能覆盖赤道上东经赤道上东经75.0到东经到东经135.0之间的区域,则卫星应定位在哪个经之间的区域,则卫星应定位在哪个经度范围内的上空?
地球半径度范围内的上空?
地球半径R=6.37106m地球表面处的重力加速地球表面处的重力加速度度g=9.80m/s2解答解答同步轨道半径设为同步轨道半径设为RR同步同步,其覆盖经度范围的几何关系如图其覆盖经度范围的几何关系如图:
RR同步同步751350180恰能覆盖东经恰能覆盖东经75的卫星定位的卫星定位:
恰能覆盖东经恰能覆盖东经135的卫星定位的卫星定位:
读题读题卫星应定位在东经卫星应定位在东经54156上空上空地球质量为地球质量为M,半径为,半径为R,自转角速度为,自转角速度为,万有引力恒量,万有引力恒量为为G,如果规定物体在离地球无穷远处势能为,如果规定物体在离地球无穷远处势能为0,则质量为,则质量为m的物体离地心距离为的物体离地心距离为r时,具有的万有引力势能可表示为时,具有的万有引力势能可表示为可供航天员居住与进行科学实验的可供航天员居住与进行科学实验的空间航天站离地面高度为空间航天站离地面高度为h,若在该空间站上直接发射一颗质量为,若在该空间站上直接发射一颗质量为m的小卫星,使的小卫星,使其能到达地球同步轨道并能在轨道上正常运行,则该卫星在离开空间站时必须具其能到达地球同步轨道并能在轨道上正常运行,则该卫星在离开空间站时必须具有多大的动能?
有多大的动能?
同步轨道半径设为同步轨道半径设为R0:
得得卫星在同步轨道的引力势能为卫星在同步轨道的引力势能为动能:
动能:
卫星在空间站的引力势能为卫星在空间站的引力势能为由机械能守恒:
由机械能守恒:
LMM根据对某一双星系统的光学测量确定,该双星系统中每个根据对某一双星系统的光学测量确定,该双星系统中每个星体的质量都是星体的质量都是M,两者间相距两者间相距L,它们正围绕两者连线的中点做圆周运动,它们正围绕两者连线的中点做圆周运动试试计算该双星系统的运动周期;
计算该双星系统的运动周期;
若实验上观测到运动周期为,且若实验上观测到运动周期为,且,为了为了解释两者的不同,目前有一种流行的理论认为,在宇宙中可能存在暗物质作为解释两者的不同,目前有一种流行的理论认为,在宇宙中可能存在暗物质作为一种简化的模型,我们假定在以这两个星体连线为直径的球体内均匀分布这种暗一种简化的模型,我们假定在以这两个星体连线为直径的球体内均匀分布这种暗物质,而不考虑其它暗物质的影响,试根据这一模型和上述观察结果确定该星系物质,而不考虑其它暗物质的影响,试根据这一模型和上述观察结果确定该星系间这种暗物质的密度间这种暗物质的密度天文学家根据观察宣布了下列研究成果,银河系天文学家根据观察宣布了下列研究成果,银河系中可能存在一个大中可能存在一个大“黑洞黑洞”,距黑洞,距黑洞60亿千米的星体以亿千米的星体以2000km/s的的速度绕其旋转,接近速度绕其旋转,接近“黑洞黑洞”的所有物质即使速度等于光速也被的所有物质即使速度等于光速也被“黑洞黑洞”吸入,试计算吸入,试计算“黑洞黑洞”的质量和最大半径的质量和最大半径“大爆炸学说大爆炸学说”认为:
宇宙是很久以前发生的一认为:
宇宙是很久以前发生的一次大爆炸使聚集于某处的物质分离开来而成的,直到现在,这大爆次大爆炸使聚集于某处的物质分离开来而成的,直到现在,这大爆炸的炸的“碎片碎片”宇宙中的各星系仍在以不同的相对速率相互远离宇宙中的各星系仍在以不同的相对速率相互远离观察表明:
离我们越远的星系远离我们飞去的速度越大例如,观察表明:
离我们越远的星系远离我们飞去的速度越大例如,牧夫座内一星云离我们银河系的距离为牧夫座内一星云离我们银河系的距离为2.74109Ly(Ly为为“光年光年”,而,而1Ly=9.461015m),它正以,它正以3.93107m/s的速率飞离银河系若的速率飞离银河系若大爆炸后形成的各星系分别是以不同的速率从大爆炸前物质的聚集大爆炸后形成的各星系分别是以不同的速率从大爆炸前物质的聚集处沿各个方向匀速飞离,则在下列两种情况下求宇宙的年龄处沿各个方向匀速飞离,则在下列两种情况下求宇宙的年龄T假设大爆炸后银河系与牧夫座的那个星云分别以速率假设大爆炸后银河系与牧夫座的那个星云分别以速率V1和和V2沿相反沿相反方向飞离大爆炸前物质的聚集处;
方向飞离大爆炸前物质的聚集处;
假设大爆炸后银河系与牧夫座假设大爆炸后银河系与牧夫座的那个星云分别以速率的那个星云分别以速率V1和和V2沿夹角为沿夹角为的两个方向飞离在大爆炸前的两个方向飞离在大爆炸前物质的聚集处物质的聚集处两天体分离速度成角度时,两天体分离速度成角度时,相对速度情况如图所示相对速度情况如图所示V1V2v相对相对M1M2CR6060地、月在相互间的万有引力作用下,绕它们的连地、月在相互间的万有引力作用下,绕它们的连线上的一点线上的一点C作等角速度的转动太空城的首选位置在月球轨道上与作等角速度的转动太空城的首选位置在月球轨道上与月球及地球等距的地方,如图所示这里,太空城在地、月引力共月球及地球等距的地方,如图所示这里,太空城在地、月引力共同作用下,相对于地、月均处于平衡试证明,太空城在这里所受同作用下,相对于地、月均处于平衡试证明,太空城在这里所受地、月引力的合力作用线指向地、月引力的合力作用线指向地球地球月球月球太空城太空城C设地球质量为设地球质量为MM11,月球质量为,月球质量为MM22,地球与月球间距离为地球与月球间距离为RR,如图,如图设太空城所受合力作用线与地、月连设太空城所受合力作用线与地、月连线的中垂线夹角为线的中垂线夹角为,太空城所在位置和,太空城所在位置和CC点的连线与中垂线夹角为点的连线与中垂线夹角为,则,则F1F2估算空间太阳能电站一昼夜间由于被估算空间太阳能电站一昼夜间由于被地球遮挡而不能发电的最长时间取地球本影长为地地球遮挡而不能发电的最长时间取地球本影长为地球半径的球半径的216倍,同步轨道高度为地球半径的倍,同步轨道高度为地球半径的5.5倍倍日日地地卫星卫星影影RR0nR0估算估算从地球表面向火星发射火星控测器设地球从地球表面向火星发射火星控测器设地球和火星都在同一平面上绕太阳做圆周运动,火星轨道半径约为地球和火星都在同一平面上绕太阳做圆周运动,火星轨道半径约为地球轨道半径轨道半径R0的的1.5倍,简单而又比较节省能量的发射过程可分为两步倍,简单而又比较节省能量的发射过程可分为两步进行:
第一步,在地球表面用火箭对探测器进行加速,使之获得足进行:
第一步,在地球表面用火箭对探测器进行加速,使之获得足够动能,从而脱离地球引力作用成为一个沿地球轨道运动的人造行够动能,从而脱离地球引力作用成为一个沿地球轨道运动的人造行星;
第二步是在适当时刻点燃与探测器连在一起的火箭发动机,在星;
第二步是在适当时刻点燃与探测器连在一起的火箭发动机,在短时间内对探测器沿原方向加速,使其速度增加到适当值,从而使短时间内对探测器沿原方向加速,使其速度增加到适当值,从而
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