高中物理必修二《萬(wàn)有引力與航天》知識(shí)點(diǎn)總結(jié)_第1頁(yè)
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1、高中物理必修二萬(wàn)有引力與航天知識(shí)點(diǎn)總結(jié)高中物理必修二萬(wàn)有引力與航天知識(shí)點(diǎn)總結(jié)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)一、開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律( 1)、所有的行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓,太陽(yáng)處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上,( 2)、對(duì)于每一顆行星,太陽(yáng)和行星的聯(lián)線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積,( 3)、所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。二、萬(wàn)有引力定律1、內(nèi)容:宇宙間的一切物體都是互相吸引的,兩個(gè)物體間的引力大小,跟它們的質(zhì)量的乘積成正比,跟它們的距離的平方成反比、2、公式:F = Gr2m1m2 其中 G= 6.67X10 11Nm2/kg2,稱為引力常量、3、適用條件:嚴(yán)格地說(shuō)公式只適用于質(zhì)點(diǎn)間的

2、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),公式也可近似使用,但此時(shí)r 應(yīng)為兩物體重心間的距離、對(duì)于均勻的球體,r 是兩球心間的距離、三、萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用1、解決天體( 衛(wèi)星 ) 運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的基本思路(1) 把天體 ( 或人造衛(wèi)星) 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,關(guān)系式:Gr2Mm= mrv2 = mw2r = mT2兀 2r.(2) 在地球表面或地面附近的物體所受的重力等于地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力,即 mg= GR2MmgR2= GM.2、天體質(zhì)量和密度的估算通過(guò)觀察衛(wèi)星繞天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T,軌道半徑r,由萬(wàn)有引力等于向心力,即Gr2Mm= mT24t

3、2r,得由天體質(zhì)量 M= GT247t 2r3.(1)若已知天體的半徑 R,則天體的密度 p = VM=兀R34= GT2R33 r3(2) 若天體的衛(wèi)星環(huán)繞天體表面運(yùn)動(dòng),其軌道半徑r 等于天體半徑R,則天體密度p=GT23t可見(jiàn),只要測(cè)由衛(wèi)星環(huán)繞天體表面運(yùn)動(dòng)的周期,就可求得天體的密度、3、人造衛(wèi)星(1) 研究人造衛(wèi)星的基本方法:看成勻速圓周運(yùn)動(dòng),其所需的向心力由萬(wàn)有引力提供、Gr2Mm= mrv2 = mra 2=mrT24兀2=ma 向、(2) 衛(wèi)星的線速度、角速度、周期與半徑的關(guān)系由Gr2Mm= mrv2得v = rGM,故r越大,v越小、由Gr2Mm= mm2得a= r3GM,故r越大

4、,w 越小、由Gr2Mm= mrT24兀2得T= GM4 2r3 ,故r越大,T越大(3) 人造衛(wèi)星的超重與失重人造衛(wèi)星在發(fā)射升空時(shí),有一段加速運(yùn)動(dòng);在返回地面時(shí),有一段減速運(yùn)動(dòng),這兩個(gè)過(guò)程加速度方向均向上,因而都是超重狀態(tài)、人造衛(wèi)星在沿圓軌道運(yùn)動(dòng)時(shí),由于萬(wàn)有引力提供向心力,所以處于完全失重狀態(tài)、在這種情況下凡是與重力有關(guān)的力學(xué)現(xiàn)象都會(huì)停止發(fā)生、(4) 三種宇宙速度第一宇宙速度(環(huán)繞速度)v1 = 7.9 km/s.這是衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度,也是衛(wèi)星的最小發(fā)射速度、若7.9km/s< v<11.2 km/s ,物體繞地球運(yùn)行、第二宇宙速度(脫離速度)v2 = 11.2 k

5、m/s.這是物體換脫 地球引力束縛的最小發(fā)射速度、若 11.2 km/s <v<16.7 km/s , 物體繞太陽(yáng)運(yùn)行、第三宇宙速度(逃逸速度)v3 =16.7 km/s這是物體換脫 太陽(yáng)引力束縛的最小發(fā)射速度、若 v>16.7 km/s ,物體將脫 離太陽(yáng)系在宇宙空間運(yùn)行、題型:1、求星球表面的重力加速度在星球表面處萬(wàn)有引力等于或近似等于重力,則:GR2Mmmg所以g=R2GM(明星球半徑,M為星球質(zhì)量)、由此推得兩個(gè)不同天體表面重力加速度 的關(guān)系為:g2g1 =R12R22- M2M1.2、求某高度處的重力加速度若設(shè)離星球表面高h(yuǎn) 處的重力加速度為 gh,則:G(R+ h)2Mm= mgh,所以 gh=(R+h)2GM, 可見(jiàn)隨高度的增加重力加速度逐漸減小、ggh= (R+h)2R2.3、近地衛(wèi)星與同步衛(wèi)星(1)近地衛(wèi)星其軌道半徑 r近似地等于地球半徑 R,其運(yùn) 動(dòng)速度v=RGM= =7.9 km/s ,是所有衛(wèi)星的最大繞行速度; 運(yùn)行周期T= 85 min ,是所有衛(wèi)星的最小周期;向心加速度a=g = 9.8 m/s2是所有衛(wèi)星的最大加速度、(2) 地球同步衛(wèi)星

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