《河北省滄州市高考物理一輪復(fù)習(xí) 萬(wàn)有引力課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《河北省滄州市高考物理一輪復(fù)習(xí) 萬(wàn)有引力課件（23頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、一、開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律一、開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律1、開(kāi)普勒第一定律：所有的行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌跡都是橢圓，、開(kāi)普勒第一定律：所有的行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌跡都是橢圓，太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。2、開(kāi)普勒第二定律：對(duì)于每一個(gè)行星而言，太陽(yáng)和行星的連線、開(kāi)普勒第二定律：對(duì)于每一個(gè)行星而言，太陽(yáng)和行星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積。在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積。3、開(kāi)普勒第三定律：所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟它的、開(kāi)普勒第三定律：所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，即公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，即kTr23說(shuō)明說(shuō)明（1）開(kāi)普勒三定律雖然是根據(jù)

2、行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)總結(jié)出來(lái)）開(kāi)普勒三定律雖然是根據(jù)行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)總結(jié)出來(lái)的，但也適用于衛(wèi)星、飛船環(huán)繞地球的運(yùn)動(dòng)的，但也適用于衛(wèi)星、飛船環(huán)繞地球的運(yùn)動(dòng)（2）第三定律中的）第三定律中的k是一個(gè)與行星無(wú)關(guān)的量，它只與行星所圍是一個(gè)與行星無(wú)關(guān)的量，它只與行星所圍繞的那個(gè)天體有關(guān)。繞的那個(gè)天體有關(guān)。例：把火星和地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道視為圓周，由火星和地球例：把火星和地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道視為圓周，由火星和地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期之比可求得（繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期之比可求得（ ）A火星和地球的質(zhì)量之比火星和地球的質(zhì)量之比B火星和太陽(yáng)的質(zhì)量之比火星和太陽(yáng)的質(zhì)量之比C火星和地球到太陽(yáng)的距離之比火星和地球到太陽(yáng)的距離之比D火

3、星和地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)速度大小之比火星和地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)速度大小之比CD二、萬(wàn)有引力定律二、萬(wàn)有引力定律1、內(nèi)容和公式、內(nèi)容和公式宇宙間的一切物體都是相互吸引的，兩個(gè)物體間的引力大小，宇宙間的一切物體都是相互吸引的，兩個(gè)物體間的引力大小，跟它們的質(zhì)量的成積成正比，跟它們的距離的平方成反比。跟它們的質(zhì)量的成積成正比，跟它們的距離的平方成反比。2211221/1067. 6G,kgmNrmmGF其中2、使用條件：質(zhì)點(diǎn)間的相互作用，當(dāng)兩個(gè)物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)、使用條件：質(zhì)點(diǎn)間的相互作用，當(dāng)兩個(gè)物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物體本身的大小時(shí)，物體可視為質(zhì)點(diǎn)；質(zhì)量分布均勻的兩大于物體本身的大小時(shí)，物體可視為質(zhì)點(diǎn)；質(zhì)量分布均

4、勻的兩球體間的相互作用，球體間的相互作用，r為球心間距離。為球心間距離。例一、金太陽(yáng)例一例一、金太陽(yáng)例一例二、質(zhì)量為例二、質(zhì)量為m1的均勻?qū)嵭那蝮w半徑為的均勻?qū)嵭那蝮w半徑為R，球心為，球心為O點(diǎn)，在球的點(diǎn)，在球的右側(cè)挖去一個(gè)半徑為右側(cè)挖去一個(gè)半徑為R/2的小球，將該小球置于的小球，將該小球置于OO連線上距連線上距O為為L(zhǎng)的的P點(diǎn)，點(diǎn)，O 為挖去小球后空腔部分的中心，如圖所示，則大為挖去小球后空腔部分的中心，如圖所示，則大球剩余部分對(duì)球剩余部分對(duì)P點(diǎn)小球的引力點(diǎn)小球的引力F=OLO P)2(81 82221RLLLGmF =3、應(yīng)用萬(wàn)有引力定律分析天體的運(yùn)動(dòng)、應(yīng)用萬(wàn)有引力定律分析天體的運(yùn)動(dòng)（1）

5、基本方法：把天體的運(yùn)動(dòng)看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其所需向）基本方法：把天體的運(yùn)動(dòng)看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其所需向心力由萬(wàn)有引力提供心力由萬(wàn)有引力提供rfmrTmrmwrvmrmmG2222222221)2()2(（2）天體質(zhì)量）天體質(zhì)量m1、密度、密度的估算：的估算：200302330112321222221GT3( ,33444，則體運(yùn)行時(shí)，當(dāng)衛(wèi)星沿天體表面繞天心天體的密度與質(zhì)量注：本方法只適合求中為天體的半徑）由得由rrrrGTrrmVmGTrmrTmrmmG例：一飛船在某行星表面附近沿圓軌道繞該行星飛行，認(rèn)為行例：一飛船在某行星表面附近沿圓軌道繞該行星飛行，認(rèn)為行星是密度均勻的球體，要確定該行星的

6、密度，只需要測(cè)量星是密度均勻的球體，要確定該行星的密度，只需要測(cè)量（ ）A飛船的軌道半徑飛船的軌道半徑 B飛船的運(yùn)行速度飛船的運(yùn)行速度C飛船的運(yùn)行周期飛船的運(yùn)行周期 D行星的質(zhì)量行星的質(zhì)量C例：我國(guó)探月的嫦娥工程已啟動(dòng)，在不久的將來(lái)，我國(guó)宇航員例：我國(guó)探月的嫦娥工程已啟動(dòng)，在不久的將來(lái)，我國(guó)宇航員將登上月球，假如宇航員在月球上測(cè)得擺長(zhǎng)為將登上月球，假如宇航員在月球上測(cè)得擺長(zhǎng)為l的單擺做小振幅的單擺做小振幅振動(dòng)的周期為振動(dòng)的周期為T，將月球視為密度均勻、半徑為，將月球視為密度均勻、半徑為r的球體，則月的球體，則月球的密度為（球的密度為（ ）222216331633GrTlDGrTlCGrTlBG

7、rTlAB越大越大，得由越小越大，得由越小越大，得由的關(guān)系：速度、周期與半徑）衛(wèi)星的繞行速度、角（TrGmrTrTmrmmGwrrmGwrwmrmmGvrrmGvrvmrmmGr,24,3132222213122221122221（4）三種宇宙速度：第一宇宙速度(環(huán)繞速度）：v1=7.9km/s，是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度。第二宇宙速度（逃逸速度）：v2=11.2km/s，使物體逃脫地球引力束縛的最小速度；第三宇宙速度：v3=16.7km/s，使物體掙脫太陽(yáng)引力束縛的最小發(fā)射速度（5）地球同步衛(wèi)星，是相對(duì)于地面靜止的和地球自轉(zhuǎn)具有同）地球同步衛(wèi)星，是相對(duì)于地面靜止的和地球自轉(zhuǎn)具有同周期的衛(wèi)星

8、，周期的衛(wèi)星，T=24h。同步衛(wèi)星必須位于赤道正下方距地面高。同步衛(wèi)星必須位于赤道正下方距地面高度度h=3.6104km處處.同步衛(wèi)星的六個(gè)一定（只是由于周期同步衛(wèi)星的六個(gè)一定（只是由于周期T一定便決定了這六個(gè)一一定便決定了這六個(gè)一定）定）位置一定：必須位于地球赤道的上空；周期一定：位置一定：必須位于地球赤道的上空；周期一定：T=24h；高；高度一定：度一定：h 3.6104km；速率一定：；速率一定：v 3.1km/s；向心加；向心加速度一定：速度一定：an 0.034m/s2；運(yùn)行方向一定：自西向東運(yùn)行；運(yùn)行方向一定：自西向東運(yùn)行4、萬(wàn)有引力和重力、萬(wàn)有引力和重力重力是由萬(wàn)有引力產(chǎn)生的，由

9、于地球的自轉(zhuǎn)，因而地球表面的物體隨地球自重力是由萬(wàn)有引力產(chǎn)生的，由于地球的自轉(zhuǎn)，因而地球表面的物體隨地球自轉(zhuǎn)時(shí)需要向心力，重力實(shí)際上是萬(wàn)有引力的一個(gè)分力，另一個(gè)分力就是物體轉(zhuǎn)時(shí)需要向心力，重力實(shí)際上是萬(wàn)有引力的一個(gè)分力，另一個(gè)分力就是物體隨地球自轉(zhuǎn)時(shí)需要的向心力。如圖所示，隨著緯度的不斷變化，物體作圓周隨地球自轉(zhuǎn)時(shí)需要的向心力。如圖所示，隨著緯度的不斷變化，物體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力運(yùn)動(dòng)的向心力 不斷變化，因而表面物體的重力也在不斷變化，不斷變化，因而表面物體的重力也在不斷變化，即重力加速度在不斷變化，從赤道到兩極逐漸增大（兩極地區(qū)的物體由于處即重力加速度在不斷變化，從赤道到兩極逐漸增大（兩極地區(qū)

10、的物體由于處在地軸上所以不參與圓周運(yùn)動(dòng)，向心力為零，重力等于萬(wàn)有引力），而在赤在地軸上所以不參與圓周運(yùn)動(dòng)，向心力為零，重力等于萬(wàn)有引力），而在赤道地區(qū)重力、向心力和萬(wàn)有引力共線所以有道地區(qū)重力、向心力和萬(wàn)有引力共線所以有mg+mw2r=GMm/r2，而且因?yàn)?，而且因?yàn)閞最大最大F向向最大，所以重力最小，重力加速度最小。最大，所以重力最小，重力加速度最小。通常情況下，因重力和萬(wàn)有引力相差不大，而認(rèn)為兩者相等，即通常情況下，因重力和萬(wàn)有引力相差不大，而認(rèn)為兩者相等，即mg=GMm/r2，g=Gm/r2rmwFn2處于地球不同緯度地區(qū)的物體，隨地球自轉(zhuǎn)角速度相等，都是指處于地球不同緯度地區(qū)的物體，隨

11、地球自轉(zhuǎn)角速度相等，都是指向所在緯度面圓心，只是半徑不同，所以緯度越高，半徑越小，向所在緯度面圓心，只是半徑不同，所以緯度越高，半徑越小，所需向心力越小，到了南北極向心力為零，重力最大。這是把地所需向心力越小，到了南北極向心力為零，重力最大。這是把地球近似看成圓形，所受萬(wàn)有引力不變的前提下得出的結(jié)論。球近似看成圓形，所受萬(wàn)有引力不變的前提下得出的結(jié)論。提供向心力。起來(lái)，由萬(wàn)有引力完全，也就是說(shuō)物體開(kāi)始飄（這里只是說(shuō)的視重）時(shí)，當(dāng)知物體的重力將變小變大，由假設(shè)地球自轉(zhuǎn)加快，即0rMmG-rMmGmgw2222mgrmwrmw例：若有一天，地球自轉(zhuǎn)角速度突然加快，當(dāng)角速度增大到多例：若有一天，地球

12、自轉(zhuǎn)角速度突然加快，當(dāng)角速度增大到多大時(shí)，處于赤道平面的物體剛好飄起來(lái)？（重力加速度為大時(shí)，處于赤道平面的物體剛好飄起來(lái)？（重力加速度為g，地，地球半徑為球半徑為r）例：地球同步衛(wèi)星離地心距離為例：地球同步衛(wèi)星離地心距離為r，環(huán)繞速度大小為，環(huán)繞速度大小為v1，加速度，加速度大小為大小為a1，地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度大小為，地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度大小為a2，第一宇宙速度為，第一宇宙速度為v2，地球半徑為，地球半徑為R，則下列關(guān)系式正確的，則下列關(guān)系式正確的是（是（ ）rRvvDRrvvCRraaBRraaA212122121.AD5、天體質(zhì)量的幾種計(jì)算方法、天體質(zhì)

13、量的幾種計(jì)算方法以地球質(zhì)量的計(jì)算為例以地球質(zhì)量的計(jì)算為例（1）若已知月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期）若已知月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T和半徑和半徑r232222G44TrmrrmrmmG地月月地，得根據(jù)（2）若已知月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度）若已知月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度v和半徑和半徑r，GrvmrvmrmmG222,地月月地得根據(jù)換）（此式通常稱為黃金代得，根據(jù)度和地球表面的重力加速若已知地球半徑，得和，根據(jù)和周期度若已知月球運(yùn)行的線速地地地月月地月月地GgmRmmGmggmrvmrmmGTvmrmmGv223222RR)4(G2Tv2T)3(6、萬(wàn)有引力復(fù)習(xí)中應(yīng)理清的幾個(gè)

14、概念、萬(wàn)有引力復(fù)習(xí)中應(yīng)理清的幾個(gè)概念（1）兩個(gè)半徑：天體半徑和衛(wèi)星軌道半徑）兩個(gè)半徑：天體半徑和衛(wèi)星軌道半徑在中學(xué)物理中通常把天體看成一個(gè)球體，天體半徑就是球的半徑，在中學(xué)物理中通常把天體看成一個(gè)球體，天體半徑就是球的半徑，反映了天體的大小；衛(wèi)星的軌道半徑是天體的衛(wèi)星繞天體作圓周反映了天體的大小；衛(wèi)星的軌道半徑是天體的衛(wèi)星繞天體作圓周運(yùn)動(dòng)的圓的半徑。一般情況下，天體衛(wèi)星的軌道半徑總大于該天運(yùn)動(dòng)的圓的半徑。一般情況下，天體衛(wèi)星的軌道半徑總大于該天體的半徑，當(dāng)衛(wèi)星貼近天體表面運(yùn)動(dòng)時(shí)，可近似認(rèn)為軌道半徑等體的半徑，當(dāng)衛(wèi)星貼近天體表面運(yùn)動(dòng)時(shí)，可近似認(rèn)為軌道半徑等于天體半徑。于天體半徑。（2）兩個(gè)周期：

15、自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期）兩個(gè)周期：自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期自轉(zhuǎn)周期是天體繞自身某軸線運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間，公轉(zhuǎn)周期是衛(wèi)星自轉(zhuǎn)周期是天體繞自身某軸線運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間，公轉(zhuǎn)周期是衛(wèi)星繞中心天體作圓周運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間。繞中心天體作圓周運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間。（3）兩類運(yùn)行：穩(wěn)定運(yùn)行和變軌運(yùn)行）兩類運(yùn)行：穩(wěn)定運(yùn)行和變軌運(yùn)行衛(wèi)星繞天體穩(wěn)定運(yùn)行（勻速圓周運(yùn)動(dòng)）時(shí)萬(wàn)有引力提供了衛(wèi)星衛(wèi)星繞天體穩(wěn)定運(yùn)行（勻速圓周運(yùn)動(dòng)）時(shí)萬(wàn)有引力提供了衛(wèi)星作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力運(yùn)動(dòng)。所以能夠做穩(wěn)定的圓周向心力時(shí)，萬(wàn)有引力剛好提供此時(shí)在軌道半徑，得由rrGMvrvmrMmG.22隨著做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑逐漸增大，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)隨著做勻速圓周

16、運(yùn)動(dòng)的軌道半徑逐漸增大，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度的線速度v將不斷變小將不斷變小當(dāng)衛(wèi)星由于某種原因速度當(dāng)衛(wèi)星由于某種原因速度v突然變化時(shí)，突然變化時(shí)，F(xiàn)引引和和F向向=mv2/r，不再相等，因此，不再相等，因此不能再根據(jù)公式不能再根據(jù)公式的大小來(lái)確定公式推導(dǎo)出rrGMvrvmrMmG22也就是說(shuō)變軌運(yùn)動(dòng)時(shí)此公式不再使用也就是說(shuō)變軌運(yùn)動(dòng)時(shí)此公式不再使用例：圖中，衛(wèi)星圍繞地球以半徑例：圖中，衛(wèi)星圍繞地球以半徑r做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)有做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)有 萬(wàn)有引力剛好提供向心力，突然衛(wèi)星向后噴氣，萬(wàn)有引力剛好提供向心力，突然衛(wèi)星向后噴氣，衛(wèi)星速度增大，它所需要的向心力衛(wèi)星速度增大，它所需要的向心力mv

17、2/r增大，萬(wàn)有引力不足以提供向心力，增大，萬(wàn)有引力不足以提供向心力，于是做離心運(yùn)動(dòng)。于是做離心運(yùn)動(dòng)。rvmrMmG22時(shí)，衛(wèi)星做離心運(yùn)動(dòng)當(dāng)時(shí)，衛(wèi)星作向心運(yùn)動(dòng)；當(dāng)引引rmvFrmvF22（4）同步衛(wèi)星和一般衛(wèi)星）同步衛(wèi)星和一般衛(wèi)星地球同步衛(wèi)星是相對(duì)于地面靜止和地球自轉(zhuǎn)具有相同周期的衛(wèi)星，周期地球同步衛(wèi)星是相對(duì)于地面靜止和地球自轉(zhuǎn)具有相同周期的衛(wèi)星，周期T=24h，由于衛(wèi)星受到的地球引力指向地心，在地球引力下，同步衛(wèi)星不可，由于衛(wèi)星受到的地球引力指向地心，在地球引力下，同步衛(wèi)星不可停留在與赤道平面平行的其他平面，它一定位于赤道的正上方。如：我國(guó)發(fā)停留在與赤道平面平行的其他平面，它一定位于赤道的正

18、上方。如：我國(guó)發(fā)射的電視轉(zhuǎn)播衛(wèi)星，不是頂點(diǎn)在北京上空，而是停在位于赤道的印度尼西亞射的電視轉(zhuǎn)播衛(wèi)星，不是頂點(diǎn)在北京上空，而是停在位于赤道的印度尼西亞上空。上空。而一般衛(wèi)星的周期、線速度可比同步衛(wèi)星的大或小，但線速度最大值為而一般衛(wèi)星的周期、線速度可比同步衛(wèi)星的大或小，但線速度最大值為7.9km/s，最小周期約，最小周期約85min，軌道可以是任意的，但軌道平面一定得過(guò)地，軌道可以是任意的，但軌道平面一定得過(guò)地球球心。球球心。（5）赤道上的物體和近地衛(wèi)星）赤道上的物體和近地衛(wèi)星放在赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)時(shí)受兩個(gè)力的作用：一個(gè)是地球?qū)λ囊?，放在赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)時(shí)受兩個(gè)力的作用：一個(gè)是地球

19、對(duì)它的引力，另一個(gè)是地面對(duì)物體的支持力（重力不是受到的力，他只是萬(wàn)有引力的一個(gè)另一個(gè)是地面對(duì)物體的支持力（重力不是受到的力，他只是萬(wàn)有引力的一個(gè)分力）。這兩個(gè)力的合力提供了物體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，由于兩者共線，分力）。這兩個(gè)力的合力提供了物體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，由于兩者共線，所以有所以有mgFRmwFRMmGNN，這里0220物體的向心加速度物體的向心加速度a=w2R00.034m/s2，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于地面上物體的重力加速，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于地面上物體的重力加速度，故近似計(jì)算中有萬(wàn)有引力等于重力。度，故近似計(jì)算中有萬(wàn)有引力等于重力。在地球表面運(yùn)行的衛(wèi)星，由于支持力為零，所以由萬(wàn)有引力完全提供向心力，在地球

20、表面運(yùn)行的衛(wèi)星，由于支持力為零，所以由萬(wàn)有引力完全提供向心力，處于完全失重狀態(tài)處于完全失重狀態(tài)（7）、環(huán)繞速度與發(fā)射速度）、環(huán)繞速度與發(fā)射速度近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度 通常稱為第一宇宙速通常稱為第一宇宙速度，也是人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度。度，也是人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度。不同高度的軌道上，運(yùn)行速度大小隨半徑的增大而減小。但是，由于在人造不同高度的軌道上，運(yùn)行速度大小隨半徑的增大而減小。但是，由于在人造衛(wèi)星發(fā)射過(guò)程中火箭要克服地球引力做功（轉(zhuǎn)化為引力勢(shì)能），所以將衛(wèi)星衛(wèi)星發(fā)射過(guò)程中火箭要克服地球引力做功（轉(zhuǎn)化為引力勢(shì)能），所以將衛(wèi)星發(fā)射到地球越遠(yuǎn)的軌道，在地面上所需的發(fā)射速度就越大。并且發(fā)射方向與發(fā)射到地球越遠(yuǎn)的軌道，在地面上所需的發(fā)射速度就越大。并且發(fā)射方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同地球自轉(zhuǎn)方向相同 （自西向東發(fā)射）。（自西向東發(fā)射）。 skmgRRGMv/9 . 7