你说的是天体所做的椭圆运动吧。
一 原理
天体做椭圆运动首先这是开普勒发现的自然规律,原因是行星在万有引力的作用下作圆周运动,而万有引力的一个分力作为向心力,另一个分力作为回复力一会让它加速,把势能转化成动能,一会儿让它减速,把动能转化成势能,故而做椭圆运动。行星的自转以及其他星体对他的引力也是导致它不能做理想的圆周运动的原因。
二 特点(开普勒三大定律+机械能守恒定律)
1 每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕中心天体,中心天体不在椭圆的中心,而是处在椭圆的一个焦点上。
2 在相等时间内,中心天体和运动中的行星的连线(向量半径)所扫过的面积都是相等的。 这一定律实际揭示了行星绕太阳公转的角动量守恒。
3 各个行星绕中心天体公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比。 由这一定律不难导出:行星与中心天体之间的引力与半径的平方成反比。
4 机械能守恒:近日点动能最大,(但速度小于逃逸速度),势能最最小;远日点相反。从近日点到远日点,动能转化为势能;从远日点到近日点,势能转化为动能,但机械能的总量不变。
三 相关公式
1 开普勒第二定律:Sab=Scd=Sef
2 开普勒第三定律:a^3/T^2=K (a是行星公转轨道半长轴,T是行星公转周期,K是常数)
3 机械能守恒定律:(GMm/r^2) dr从r1g到r2积分=1/2mv2^2-1/2mv1^2, 化简得:
2GM(r2-r1)/(r1r2)=v2^2-v1^2
4 近日点和远日点处,万有引力提供向心力:GMm/(r近^2)=mv近^2/r近,v近=√(GM/r近)
同理,v远=√(GM/r远)
5 非近点和远点时速度的计算:先用4中的公式求v近或v远,再把v近或v远看作v1,r近或r远看作r1; 待求点看作点2,用3 中的公式计算。
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思路与方法:
要制作这个动画,要用倒序法。首先先把动点的轨迹画出来,然后定义了动点的移动规律后,再把椭圆隐藏起来。椭圆工具在在自定义工具里边。启动几何画板程序,单击自定义工具。
选择圆锥曲线工具---椭圆。注意,这里有4个椭圆工具,选上边这个。在工作区一拖,就画出一个椭圆,它是可以调整形状和大小的。
单击箭头工具,移动下图所示两个控制点,可以改变椭圆的形状和大小以及位置。选择除了焦点外其他多余的点,单击显示---隐藏点,把它们隐藏起来。
使用点工具,在椭圆上画一个点,这个点作为动点备用。连接动点和两个焦点的线段,当然用的是线段工具。
制作动画按钮。选中动点,单击编辑---操作类按钮---动画,制作一个按钮,实际上定义了一个动画。
单击下拉三角,选择向前,中速,单击确定。
选中椭圆,单击显示---隐藏轨迹,这样椭圆就消失了。
选中动点,单击显示---追踪点。
单击按钮画出椭圆。从图形体会是不够的。要紧扣椭圆定义,反映出数量之间的内在联系,还要度量一些距离。
制作显示数量关系表达式。选中线段两个端点,单击度量---距离,可以分别度量出它们的长度,注意,当动点运动时,这两条线段的长度是变量,随动点P的移动而变化,但是它们的和始终不会变。
单击度量---计算,在编辑框里,输入两条线段长度之和,这个很好弄,只要单击左上角两个线段表达式处,就自动输入了。单击确定。这样动画做好了,可以导出为swf影片,插入幻灯片中播放。
单击按钮,动点P在给力的画图,再单击按钮就停下,再单击又开始画,要观察三个量的变化,即动点到两个定点的距离,和它们之和。结果完全符合椭圆的定义:动点P到两个定点(称之为焦点)的距离之和等于定长。
效果图:
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