Bài 40. Các định luật Kê-ple. Chuyển động của vệ tinh

Xin kÝnh chµo Xin kÝnh chµo c¸c thÇy gi¸o, c« gi¸o c¸c thÇy gi¸o, c« gi¸o Chµo c¸c em häc sinh Chµo c¸c em häc sinh TiÕt 58 TiÕt 58 B i 40:à B i 40:à c¸c ®Þnh luËt kª-ple c¸c ®Þnh luËt kª-ple ChuyÓn ®éng cña vÖ tinh ChuyÓn ®éng cña vÖ tinh 1. Mở đầu Nội dung nghiên cứu cơ bản của thiên văn học: Vũ trụ cấu tạo như thế nào? Quy luật vận động và bản chất của các thiên thể ra sao? Có mối liên hệ gì giữa bầu trời và trái đất? Quan điểm của Ptô-lê-mê (từ năm 140 sau CN): Trái Đất là trung tâm của vũ trụ (thuyết địa tâm). Quan điểm của Cô-pec-nic (1543): Mặt Trời là trung tâm của vũ trụ (thuyết nhật tâm). 2. Các định luật kêple Định luật I: Mọi hành tinh đều chuyển động theo quỹ đạo elip mà Mặt Trời là một tiêu điểm. 16 a B¸n trôc lín F 1 F 2 O b B¸n trôc nhá M Elip lµ h×nh nh­ thÕ nµo? Tiªu ®iÓm MF 1 + MF 2 = h»ng sè = 2a 2. Các định luật kêple Định luật II: Đoạn thẳng nối Mặt Trời và một hành tinh bất kỳ quét những diện tích bằng nhau trong những khoảng thời gian như nhau. Trả lời câu hỏi C1-SGK. Trả lời: 3 diện tích gạch chéo là bằng nhau ứng với cùng một khoảng thời gian. Do đó s 1 > s 2 > s 3 Suy ra vận tốc của hành tinh trên quỹ đạo: v 1 > v 2 > v 3 16 s 1 s 3 s 2 s 1 , s 2 , s 3 : các độ dời 2. Các định luật kêple Định luật III: Tỉ số giữa lập phương bán trục lớn và bình phương chu kỳ quay là giống nhau cho mọi hành tinh quay quanh Mặt Trời. 2 3 2 2 3 2 2 1 3 1 ==== i i T a T a T a Đối với hai hành tinh bất kỳ ta có: 2 2 1 3 2 1 = T T a a 2. Các định luật kêple Chú ý: Nếu coi quỹ đạo chuyển động của mỗi hành tinh gần đúng là tròn thì a là khoảng cách từ hành tinh ta xét đến Mặt Trời (bán kính quỹ đạo) a = r Hµnh tinh chuyÓn ®éng trßn quanh mÆt trêi r 1 (1) 4 22 2 3 2 2 1 3 1 π T GM T r T r == (2) Hay 2 2 1 3 2 1       =       T T r r r 2 VD: NÕu c¸c hµnh tinh 1 vµ 2 chuyÓn ®éng trßn, ta cã: G = 6,67.10 -11 Nm 2 /kg 2 M T : khèi l­îng MÆt Trêi (kg) r 1 , r 2 : kho¶ng c¸ch tõ hµnh tinh 1, 2 ®Õn MÆt Trêi (m) 3. Bài tập vận dụng Bài 1: Theo bài ra ta có: R 1 = R 2 + R 2 = 1,52R 2 = 1,52 100 52 2 1 R R Lại có: = (1,52) 3 T 1 1,87T 2 232 2 1 2 1 2 1 = T T R R T T ( ) 3 2 1 52,1 = T T Gợi ý 1: Hãy tìm biểu thức liên hệ giữa R 1 và R 2 ? Gợi ý 2: Một năm là khoảng thời gian nào? Gợi ý 3: Dựa vào biểu thức liên hệ giữa R và T để tính. (2) 32 2 1 2 1 = r r T T [...]... đúng: A Các hành tinh quay quanh Mặt Trời theo các đường tròn mà Mặt Trời là tâm B Vectơ bán kính nối Mặt Trời đến hành tinh quay đều quanh Mặt Trời C Chuyển động của hành tinh trên quỹ đạo là đều với vận tốc không đổi D Vận tốc quét của vectơ bán kính luôn không đổi Dựa vào 3 định luật Kê-ple Gi ý A B C D Bài tập về nhà Bài tập SGK: 1, 2, 3 Tr 192 Bài tập SBT: 4(61, 62, 63, 65, 66) Xin cảm ơn các thầy... phải cấp cho 1 vệ tinh để nó thoát khỏi sức hút của Trái Đất và trở thành hành tinh nhân tạo của Mặt Trời (vII = 11,2 km/s) Tốc độ vũ trụ cấp III: là vận tốc phải cấp cho 1 vệ tinh để nó thoát ra khỏi hệ Mặt Trời (vIII = 16,7 km/s) vIII = 16,7 km/s vII = 11,2 km/s vI = 7,9 km/s Kiến thức cần nhớ Mặt Trời là trung tâm với các hành 1 KIỂM TRA BÀI CŨ C1: Chọn biểu thức độ lớn lực hấp dẫn hai vật khối lượng m M cách khoảng r Đáp án: mM Fhd = G r KIỂM TRA BÀI CŨ C2: Muốn vật chuyển động tròn đều, phải có điều kiện Đáp án: Fhướng tâm = Fli tâm BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ GSTT: Đào Thanh Tùng GVHD: Nguyễn Thị Mỹ Hạnh Mở đầu: Mặt trời mọc… hướng Đông … rồi lại lặn… hướng Tây Ban đêm có … … có trăng, … Trăng tròn … … rồi lại khuyết Nhằm hướng tới giải thích các tượng, nghiên cứu những thiên thểể̉ tồn tại vũ trụ (như các sao, các hành tinh, vệ tinh …) Môn thiên văn học đời ♥ Thiên văn học đời từ bao giờ? - Môn thiên văn học đời từ rất sớm, từ thời c ổ Hy Lạp khoảng kỷ 40 trước công nguyên, tức nó đã đời hàng ngàn năm ( khoảng 6000 năm) ♥Khi môn thiên văn học đời người cổ xưa quan niệm thế vũ trụ? - Từ năm 140 sau công nguyên (trong kỷ II), Ptôlêmê đề xuất thuyết Địa tâm lưu hành rộng rãi thống trị suốt đến năm 1543 năm - Mô hình vũ trụ địa tâm Ptôlêmê (Khoảng 87 – 150) Thuyết nhật tâm Co-pec-nic 1543 Hải vương tinh Thiên vương tinh Thổ tinh Mộc tinh Hỏa tinh Trái đất Kim tinh Thuỷ Tinh Mặt trời Đây chính mô hình Hệ Mặt Trời theo Thuyết Nhật Tâm N Côpécníc CÁC ĐỊNH LUẬT KÊ-PLE: Định luật I Kepler: Các hành tinh nói chung hay Trái Đất nói riêng chuyển Mọi hành tinh chuyển động theo quỹ đạođộng eliptheo màquy Mặtluật Trời nào? tiêu điểm 10 BÀI GIẢI Một năm thời gian để hành tinh quay quanh Mặt Trời vòng( chu kỳ quay hành tinh) Gọi T1 T2 chu kỳ quay; R1 R2 bán kính quỹ đạo Sao Hỏa Trái Đất Vì R1 lớn R2 lượng 52% R2 Suy ra: R1 = R2 + 52%R2 = 1,52R2 Áp dụng biểu thức gần định luật III R13 R23 = 2 T1 T2 Ta có: ♥Thay R1 = 1,52R2 ta được: Suy (1,52) R23 T12 R23 = T2 T1 = (1,52) T2 = 1,87T2 trở lại 19 3.Vệ tinh nhân tạo.Tốc độ vũ trụ: • Trong hệ Mặt Trời, thiên thể chuyển động xung quanh Mặt Trời gọi hành tinh; thiên thể chuyển động xung quanh hành tinh gọi vệ tinh • Vệ tinh tự nhiên: thiên thể vốn chuyển động quanh hành tinh từ trước đến giờ, tác động người Chẳng hạn: Mặt Trăng vệ tinh tự nhiên Trái Đất 20 ♥Vệ tinh nhân tạo: Trường hợp thứ (3), vật không rơi trở lại, mà chuyển động xung quanh Trái Đất Khi được gọi vệ tinh nhân tạo Trái Đất (3) (1) (2) 21 Các vận tốc vũ trụ: a Vận tốc vũ trụ cấp I:  Một vệ tinh nhân tạo (khối lượng m) chuyển động xung quanh gần Trái Đất (khối lượng M) coi theo quỹ đạo tròn h RTĐ r Gọi: r : khoảng cách từ vật đến tâm Trái Đất RTĐ: bán kính Trái Đất h: độ cao vật so với mặt đất 22 Thảo luận nhóm: Tìm tốc độ vũ trụ cấp I? 23  Vệ tinh có gia tốc hướng tâm: v2 v2 v2 aht = = ≈ r ( RTĐ + h) RTĐ (Vì h « RTĐ , và r = (RTĐ+h) ≈ RTĐ )  Lực hấp dẫn Trái Đất tác dụng lên vệ tinh: Fhd = G mM mM ≈ G r2 RTĐ  Lực hấp dẫn gây gia tốc hướng tâm vệ tinh: Fhd = m.a ht Vậy: v= GM = RTĐ Suy ra: mM G RTĐ v2 = m RTĐ 6,67.10 −11.5,89.10 24 km m ≈ , 10 ( ) = , ( ) s s 6,370.10 Ta ký hiệu v I =7,9(km/s) vận tốc vũ trụ cấp I Là vận tốc cần thiết để đưa vệ tinh lên quỹ đạo tròn quay quanh gần Trái Đất mà không trở Trái Đất 24 a Vận tốc vũ trụ cấp I:  Nếu vật được ném với vận tốc v cho: 7,9(km/s)