四、圓周運動 萬有引力
1.向心力公式:
2.變速圓周運動動力學:沿半徑方向外力
改變速度方向,沿切線方向外力改變速度大小。
3.豎直平面內的圓運動
(1)「繩」類:最高點最小速度
最低點最小速度,
要通過頂點,最小下滑高度2.5R.
最高點與最低點的拉力差6mg.
(2)繩端系小球,從水平位置無初速下擺到最低點:彈力3mg,向心加速度2g
(3)「杆」:最高點最小速度0,最低點最小速度.
對最高點
v> v臨,杆對小球為拉力
v = v臨,杆對小球的作用力為零
v< v臨,杆對小球為支持力
4.海平面重力加速度,
g與海拔高度的關係:
5.解決萬有引力問題的基本模式:「引力=向心力」,只選向心力公式。
6.人造衛星:
高度大則加速度小、線速度小、角速度小、周期大。同一軌道上各衛星加速度、線速度、角速度、周期均相同。
對於相同質量的衛星,高度越大動能越小、重力勢能越大、機械能越大。
由衛星的運動學參量求不出衛星的質量和所受的引力。
同步衛星軌道在赤道上空,
7.衛星變軌:
8.天體質量可用繞它做圓運動的行星或者衛星求出:
9.天體密度可用近地衛星的周期求出
10.衛星因受阻力損失機械能:高度下降、速度反而增加、周期減小。
11.「黃金代換」:地面物體所受的重力等於引力,
12.在衛星裡與重力有關的實驗不能做(完全失重)。
13.雙星:引力是雙方的向心力,兩星角速度相同,星與旋轉中心的距離、星的線速度都跟星的質量成反比。
14.第一宇宙速度(近地飛行的速度,衛星的最小發射速度):
第二宇宙速度(脫離地球所需之起飛速度):
第三宇宙速度(飛離太陽系所需之起飛速度):
15.克卜勒三定律
(1)行星繞恆星沿橢圓軌道運動,恆星位於橢圓的一個焦點上。
(2)連接行星與恆星的矢徑在相同時間內掃過相同的面積。所以,近地點速度大而遠地點速度小。兩處的速度與到地心的距離成反比:
(3)行星軌道的半長軸的三次方與運動周期的二次方成 正比:
16.衛星引力勢能:
,衛星動能
,衛星機械能
同一衛星在半長軸為a=R的橢圓軌道上運動的機械能,等於半徑為R圓周軌道上的機械能。