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高中物理天体运动知识点详解
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。
开普勒密度:
Mm
■q.
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3
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4加適
求星球表面的重力加速度
在忽略星球自转的情况下，物体在星球表面的重力大小等于物体与星球间的万
有引力大小，即：
1*岳量世
•地球表面』不考虑〔忽略）地球自轻的影响，吨二G譽，地球质量胚=詈
趴材瞩a__中心天佑趕
曲浓阳质量皿行星质量g轨道半径工——行星弓太用的距飢「行星公轻角速度血，遂转周朗丁』贝阳詈=称夕—彳芋）厂，材日质量也=与彳亍星质量皿无关。
（2』建立橫型求中心天体质量■
万有引力对研究天体运动有看重要的青冥•海王星、冥王星就是这祥岌现的•请同学们推导吗已知中心天体的岳量及遵其运动的行星的运动惰况，在衣阳系中，衍星绕太阴运动的半备为：根据怦而停丹』两式联立得；厂=（弓爭；，
在菽世纪发现的第七个行星一一天王星的运动轨道』总是同根据万有引力定律计算出耒的有一定偏离■当时有A预测,肯定在其轨道外还有一颗未发现的新星•后来r亚当斯和勒维列在预言位墨的附近找到了遼颖新星。后来，科学冢利用这一原理还发现了许多行星的卫星,虫此可见套万有引力定律在天文学上的应用/有极対重要的意曳
o
人造卫星的运行速度
设地球质量为M,卫星质量为m,轨道半径为r,由于万有引力提供向心力，则
Mmv2
Gq—=T71
可见：高轨道上运行的卫星，线速度小。
角速度和周期与轨道半径的关系呢?
可见：高轨道上运行的卫星，角速度小，周期长。
宇宙速度
第一宇宙速度
分析：在地面附近绕地球运行，轨道半径即为地球半径。由万有引力提供向心
力:
结论:
如果发射速度小于
，炮弹将落到地面，而不能成为一颗卫星;
，它将在地面附近作匀速圆周运动;
要发射一颗半径大于地球半径的人造卫星，。可见，向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要困难。
意义：第一宇宙速度是人造卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动所必须具有的速度，所以也称为环绕速度。
第二宇宙速度
大小V2=
2
意义：使卫星挣脱地球的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度，也称为脱离速度。
注意：，，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆；
，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。
第三宇宙速度
大小：V=
3
意义：使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，也称为逃逸速度。
注意：，，卫星绕太阳作椭圆运动，成为一颗人造行星。
，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。
人造卫星的发射速度与运行速度
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发射速度
发射速度是指卫星在地面附近离开发射装置的初速度，一旦发射后再无能量补充，要发射一颗人造地球卫星，发射速度不能小于第一宇宙速度。
运行速度
运行速度指卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度。当卫星“贴着”地面飞行时，运行速度等于第一宇宙速度，当卫星的轨道半径大于地球半径时，运行速度小于第一宇宙速度。
同步卫星
所谓同步卫星，是相对于地面静止的，和地球具有相同周期的卫星，T=24h，同步卫星必须位于赤道上方距地面高h处，并且h是一定的。同步卫星也叫通讯卫星。
（T为地球自转周期，M、R分别为地球的质量，半径）。
代入数值得h=*107m
总结
大小
意义
发射速度＜
发射不咸血落回地面.
第一宇
宙速度


2•卫星绕地球做圆周运动的最大的环绕速度
＜岌射速度v
」瓠迹是椭圍
第—宇
亩速虞

卫星脱离地球的速度（仍壹太阳引力限制｝「绕丈阻运动
＜16,7knn/s..绕太阳运动
第三宇
宙速度
16,7km/s
离开太阳的速度「飞到丈阳系H外的丈空
解释；
：发更速度是指卫星在地同型近离开发射装置的初逋度
2•运行速匿；运行速度指卫呈在进入运行轨道后绕地球做圆