高中物理 第六章 万有引力与航天 2 太阳与行星间的引力 3 万有引力定律习题 新人教版必修2
万有引力与航天知识点总结
万有引力与航天知识点总结万有引力是牛顿的万有引力定律的简称，是物体间相互作用的基本力之一、航天知识则涉及到太空探索、火箭技术、卫星技术等方面的内容。
下面将对这两个知识点进行总结。
一、万有引力：1.定义与公式：万有引力是指在宇宙中，物体之间的引力相互作用。
根据牛顿的万有引力定律可以得出如下公式：F=G*(m1*m2)/r^2其中，F表示两物体之间的引力，G为普适引力常数，m1和m2分别为两物体的质量，r为两物体之间的距离。
2.万有引力的特点：（1）引力大小与质量成正比：两物体的质量越大，它们之间的引力越大。
（2）引力大小与距离成反比：两物体的距离越远，它们之间的引力越小。
（3）作用力相互切实：不仅物体1受到物体2的引力作用，物体2也同样受到物体1的引力作用。
3.万有引力在宇宙中的应用：（1）行星与恒星的运动：行星绕恒星运动是由于恒星对行星的引力作用，保持了它们之间的平衡。
（2）卫星轨道：卫星绕地球运动也是由于地球对卫星的引力作用，保持了它们之间的平衡。
（3）宇宙探测器的轨道：通过计算出不同行星、卫星之间的引力大小和方向，可以确定宇宙探测器的轨道设计。
二、航天知识：1.航天器的分类：（1）人造卫星：用于地球观测、通信、导航等领域。
（2）宇宙飞船：用于载人航天，包括宇宙飞船和国际空间站。
（3）深空探测器：用于探测太阳系以外的星球、行星等宇宙空间。
（4）陆地探测器：用于探索行星表面的器械。
2.火箭技术：（1）火箭方程：描述火箭运动的速度、加速度和燃料质量等相关关系。
（2）推力、燃料消耗与速度增长：加大推力和减小燃料消耗可以提高速度增长。
（3）多级火箭：通过分层设计，将多级火箭发射到太空。
3.卫星技术：（1）通信卫星：用于实现地球上不同地区之间的通信连接。
（2）导航卫星：用于卫星定位系统，如GPS系统。
（3）遥感卫星：用于地球观测，获取地球表面的信息。
4.航天发展：（1）航天技术的应用范围越来越广泛，包括通信、天气预报、农业、资源勘探等多个领域。
高考物理必背知识手册专题06万有引力及航天讲义
专题06 万有引力及航天考点内容要求 课程标准要求 行星的运动a 1.通过史实，了解万有引力定律的发现过程。
知道万有引力定律。
认识发现万有引力定律的重要意义。
认识科学定律对人类探索未知世界的作用。
2.会计算人造地球卫星的环绕速度。
3.知道第二宇宙速度和第三字宙速度。
太阳与行星间的引力 a 万有引力定律c 万有引力理论的成就 c 宇宙航行c 经典力学的局限性a万有引力及航天万 有 引 力 定 律 第一宇宙速度:7.9km/s 开普勒行星运动规律内容： 适用条件公式： 万有引力与重力的关系万有引力定律的应用：测量天体质量、密度人 造 地 球 卫 星 及 宇 宙 航 行卫星发射开普勒第一定律：轨道定律 开普勒第二定律：面积定律 开普勒第三定律：周期定律k T a 23=2r Mm GF=第二宇宙速度:11.2km/s 第二宇宙速度:16.7km/s 运行 规律22322gR GM ,rGMa GMr 4πT ,r GM ω,r GM v =====特殊卫星近地卫星：卫星的运行轨道半径等于地球半径 同步卫星：六个一定卫星轨道圆心与地心重合一、开普勒三定律1. 开普勒第一定律(轨道定律)：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上．2. 开普勒第二定律(面积定律)：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积．3. 开普勒第三定律(周期定律)：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，即k =23Ta ,k 是一个与行星无关的常量，其值与中心天体的质量有关，不同的中心天体k 值不同．但该定律只能用于绕同一中心天体运动的星体．技巧点拨：①开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳的运转,也适用于卫星绕地球的运转②中学阶段一般把行星的运动看成匀速圆周运动,太阳处在圆心,开普勒第三定律k =23Ta 中的a 可看成行星的轨道半径R ．②由开普勒第二定律可得12v 1·Δt ·r 1＝12v 2·Δt ·r 2，解得v 1v 2＝r 2r 1，即行星在两个位置的速度之比与到太阳的距离成反比，近日点速度最大，远日点速度最小．二、万有引力定律1.内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量M 和m 的乘积成正比、与它们之间距离r 的二次方成反比.2.公式:2rMm G F =，式中22-11/kg m N 106.67G ⋅⨯= 称为引力常量,由英国物理学家卡文迪许测定．3.适用条件及说明(1)公式适用于质点间的相互作用，当两个物体间的距离远大于物体本身的大小时，物体可视为质点． (2)质量分布均匀的球体可视为质点，r 是两球心间的距离． (3)两物体相互作用的万有引力是一对作用力和反作用力．4.万有引力与重力的关系：地球对物体的万有引力F 表现为两个效果:一是重力mg ,二是提供物体随地球自转的向心力F 向,①在赤道上: R m ωmg RMm G22+=. ②在两极上: mg RMmG2=. ③一般位置: r m ωmg RMm G22+=. 式中r 为物体到地球转轴的距离。
第六章《万有引力与航天》第三节：万有引力定律(共21张)
• 练练习习12：：一地飞球船绕在太某阳行公星转表的面周附期近跟沿月圆球轨绕道 绕地该球行公星转飞的行周。期认之为比行是星p，是地密球度绕均太匀阳的公球 体转。的要轨确道定半该径行跟星月的球密绕度地，球只公需转测轨量道（半C径）
之比是q，则太阳跟地球的质量之比
• AM、日飞:M船地的为轨道A半径 B、飞船的运行速度 • CAC、．飞pq33船//qp的22 运行周期 DBD、．．行p无2星q法3的确质定量
G
Mm r2
mv 2 r
mr 2
m
4 2
T2
r
2. 一个重要的关系式
由
G
M地m R地2
mg
GM 地 gR地2
常见题型
1、天体运动中相关物理量的比较,即据卫星的v、
、T、a与半径r的关系来比较
练星A练它火、在习们卫习卫的二1距1：：星轨 的地火地道 周的面星球近 期速高有似 为半度两为为3径为颗0R圆hR卫0(1，g08处星，Rm已做0，i地n知)分,1匀则面火/2别速两.卫重为颗圆一力火卫的周加卫星周运速一相期B动与度比7,火hg则：3，卫9A：m二若in，卫， B、A 火卫卫星一的距角火速星度表为面较(g近/8R0C)1火/2卫. 二的角速度较大 C、B 卫火卫星一的的加线速速度度为较g小/2. D 火卫二的向心加速度较 D大、卫星的周期为2π(2R0 / g)1/2
• D、卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点的加速度P231Q
6、双星问题
双星是宇宙中一种特殊的天体，它由两个相互环绕 的天体组成，它们在相互之间的万有引力作用下，绕连 线上某点做周期相同的匀速圆周运动。 特点：（1）绕共同的中心转动
（2）旋转周期T相同,角速度也相同
高中物理第六章万有引力与航天时万有引力定律
学案3 万有引力定律【学习目标】1.知道行星绕太阳运动的原因是太阳对行星有吸引力.2.能根据开普勒定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星之间的引力表达式，体会逻辑推理在物理学中的重要性.3.知道地球上的重物下落运动与天体运动的统一性.4.理解万有引力定律，会用万有引力定律分析简单问题．【学习任务】问题１：[问题设计]若行星的质量为m，行星到太阳的距离为r，行星运行周期为T.则行星需要的向心力的大小如何表示？[要点提炼]1．两个理想化模型在公式F＝G Mmr2的推导过程中，我们用到了两个理想化模型(1)将行星的椭圆运动看成匀速圆周运动．(2)将天体看成质点，且质量集中在球心上．2．推导过程：二、月—地检验[问题设计]月—地检验的验证原理是怎样的？三、万有引力定律引力常量[问题设计]太阳与行星间有引力作用，地球对月球、地面上的物体也有引力作用，那么地面上的物体之间是否存在引力作用？若两个物体间有引力作用，为何两个物体没有在引力作用下紧靠在一起？[要点提炼]1．万有引力的特性(1)普遍性：万有引力存在于宇宙中任何两个有质量的物体之间(天体间、地面物体间、微观粒子间)．(2)相互性：两个物体间相互作用的引力是一对作用力和反作用力，符合牛顿第三定律．(3)宏观性：天体间万有引力很大，它是支配天体运动的原因．地面物体间、微观粒子间的万有引力很小，不足以影响物体的运动，故常忽略不计．2．万有引力公式的适用条件(1)两个质点间．(2)两个质量分布均匀的球体间，其中r为两个球心间的距离．(3)一个质量分布均匀的球体与球外一个质点间，r为球心到质点的距离．3．引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2(1)物理意义：引力常量在数值上等于两个质量都是1 kg的质点相距1 m时的相互吸引力．(2)引力常量测定的意义卡文迪许利用扭秤装置通过改变小球的质量和距离，推出的G的数值及验证了万有引力定律的正确性．引力常量的确定使万有引力定律能够进行定量的计算，显示出真正的实用价值．四、万有引力和重力的关系1．万有引力和重力的关系：如图1所示，设地球的质量为M，半径为R，A处物体的质量为m，则物体受到地球的吸引力为F，方向指向地心O，由万有引力公式得F＝G Mmr2.引力F可分解为F1、F2两个分力，其中F1为物体随地球自转做圆周运动的向心力F n，F2就是物体的重力mg.图12．近似关系：如果忽略地球自转，则万有引力和重力的关系：mg ＝GMm R 2，g 为地球表面的重力加速度． 3．重力与高度的关系：若距离地面的高度为h ，则mg ′＝G Mm (R ＋h)2(R 为地球半径，g ′为离地面h 高度处的重力加速度)．所以距地面越高，物体的重力加速度越小，则物体所受的重力也越小．一、对万有引力定律的理解例1 对于质量为m 1和质量为m 2的两个物体间的万有引力的表达式F ＝G m 1m 2r2，下列说法正确的是( ) A ．公式中的G 是引力常量，它是由实验得出的，而不是人为规定的B ．当两物体间的距离r 趋于零时，万有引力趋于无穷大C ．m 1和m 2所受引力大小总是相等的，而与m 1、m 2是否相等无关D ．两个物体间的引力总是大小相等、方向相反的，是一对平衡力二、万有引力定律的应用例2 一名宇航员来到一个星球上，如果该星球的质量是地球质量的一半，它的直径也是地球直径的一半，那么这名宇航员在该星球上所受的万有引力大小是他在地球上所受万有引力大小的( )A ．0. 25倍B ．0.5倍C ．2倍D ．4倍三、万有引力和重力的关系例3 在离地面高度等于地球半径的高度处，重力加速度的大小是地球表面的重力加速度大小的( )A ．2倍B ．1倍 C.12倍 D.14倍 【补充学习材料】1．(万有引力定律的发现)在牛顿发现太阳与行星间引力的过程中，得出太阳对行星的引力表达式后推出行星对太阳的引力表达式，这是一个很关键的论证步骤，这一步骤采用的论证方法是( )A ．研究对象的选取B ．理想化过程C ．类比D ．等效2．(对万有引力定律的理解)关于万有引力定律F＝G m1m2r2，下列说法中正确的是( )A．牛顿是在开普勒揭示的行星运动规律的基础上，发现了万有引力定律，因此万有引力定律仅适用于天体之间B．卡文迪许首先用实验比较准确地测定了引力常量G的数值C．两物体各自受到对方的引力的大小不一定相等，质量大的物体受到的引力也大D．万有引力定律对质量大的物体适用，对质量小的物体不适用3．(万有引力定律的应用)某实心匀质球半径为R，质量为M，在球外离球面h高处有一质量为m的质点，则其受到的万有引力大小为()A．G MmR2B．GMm(R＋h)2C．G Mmh2D．GMmR2＋h24．(万有引力与重力的关系)假如地球自转速度增大，关于物体的重力，下列说法中正确的是( )A．放在赤道地面上物体的万有引力不变B．放在两极地面上物体的重力不变C．放在赤道地面上物体的重力减小D．放在两极地面上物体的重力增大【实验班特供题组】题组一万有引力定律的发现1．牛顿发现万有引力定律的思维过程是下列的( )A．理想实验——理论推导——实验检验B．假想——理论推导——实验检验C．假想——理论推导——规律形成D．实验事实——假想——理论推导2．牛顿时代的科学家们围绕万有引力的研究，经历了大量曲折顽强而又闪烁智慧的科学实践．在万有引力定律的发现历程中，下列叙述符合史实的是( )A．开普勒研究了第谷的行星观测记录，提出了开普勒行星运动定律B．牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律C．卡文迪许在实验室中准确地得出了引力常量G的数值D．牛顿推导出了引力常量G的数值3．把行星运动近似看做匀速圆周运动以后，开普勒第三定律可写为T2＝r3/k，m为行星质量，则可推得( )A ．行星受太阳的引力为F ＝k m r 2B ．行星受太阳的引力都相同C ．行星受太阳的引力为F ＝k 4π2m r 2 D ．质量越大的行星受太阳的引力一定越大4．“月—地检验”的结果说明( )A ．地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同一种性质的力B ．地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力不是同一种性质的力C ．地面物体所受地球的引力只与物体的质量有关，即G ＝mgD ．月球所受地球的引力只与月球质量有关题组二 对万有引力定律的理解5．对于万有引力定律的表达式F ＝G m 1m 2r 2，下列说法中正确的是( ) A ．公式中的G 为比例常数，无单位B ．m 1与m 2之间的相互作用力，总是大小相等，方向相反，是一对作用力和反作用力C ．当r 趋近于0时，F 趋向无穷大D ．当r 趋近于0时，公式不成立6．关于引力常量G ，下列说法中正确的是( )A ．G 值的测出使万有引力定律有了真正的实用价值B ．引力常量G 的大小与两物体质量的乘积成反比，与两物体间距离的平方成正比C ．引力常量G 在数值上等于两个质量都是1 kg 的可视为质点的物体相距1 m 时的相互吸引力D ．引力常量G 是不变的，其值大小与单位制的选择无关7．关于万有引力，下列说法中正确的是( )A ．万有引力只有在研究天体与天体之间的作用时才有价值B ．由于一个苹果的质量很小，所以地球对它的万有引力几乎可以忽略C ．地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的万有引力D ．地球表面的大气层是因为万有引力的约束而存在于地球表面附近题组三 万有引力定律的应用8．地球质量大约是月球质量的81倍，一飞行器位于地球与月球之间，当地球对它的引力和月球对它的引力大小相等时，飞行器距月球球心的距离与月球球心距地球球心之间的距离之比为( )A ．1∶9B ．9∶1C ．1∶10D ．10∶19．要使两个物体之间的万有引力减小到原来的14，可采用的方法是( ) A ．使两物体之间的距离增至原来的2倍，质量不变B ．使两物体的质量各减少一半，距离保持不变C ．使其中一个物体的质量减为原来的14，距离保持不变D ．使两物体的质量及它们之间的距离都减为原来的1410．假设地球是一半径为R 、质量分布均匀的球体．一矿井深度为d(矿井宽度很小)．已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零．矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为( )A ．1－d RB ．1＋d RC.⎝ ⎛⎭⎪⎫R －d R 2D.⎝ ⎛⎭⎪⎫R R －d 2 11．有一质量为M 、半径为R 、密度均匀的球体，在距离球心O 为2R 的地方有一质量为m 的质点．现从M中挖去半径为12R 的球体，如图1所示，则剩余部分对m 的万有引力F 为( )图1A.7GMm 36R 2 B.7GMm 8R 2 C.GMm 18R 2 D.7GMm32R2 题组四 万有引力和重力的关系12．设地球表面重力加速度为g 0，物体在距离地心4R(R 是地球的半径)处，由于地球的作用而产生的加速度为g ，则g g 0为( ) A ．1 B.19 C.14 D.11613．一物体在地球表面重16 N ，地面上重力加速度为10 m/s 2.它在以5 m/s 2的加速度加速上升的火箭中的视重为9 N ，则此火箭离地球表面的距离为地球半径的(忽略地球自转)( )A ．2倍B ．3倍C ．4倍D ．一半14．火星半径约为地球半径的一半，火星质量约为地球质量的19.一位宇航员连同宇航服在地球上的质量为 50 kg.求：(1)在火星上宇航员所受的重力为多少？(2)宇航员在地球上可跳1.5 m 高，他以相同初速度在火星上可跳多高？(取地球表面的重力加速度g ＝10 m/s 2)高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
物理万有引力与航天重点知识归纳
万有引力与航天重点知识归纳考点一、万有引力定律 1. 开普勒行星运动定律 （1） 第一定律（轨道定律）：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
（2） 第二定律（面积定律）：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积。
（3） 第三定律（周期定律）：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期二次方的比值都相等，表达式：k Ta =23。
其中k 值与太阳有关，与行星无关。
中学阶段对天体运动的处理办法：①把椭圆近似为园，太阳在圆心；②认为v 与ω不变，行星或卫星做匀速圆周运动； ③k TR =23，R ——轨道半径。
2. 万有引力定律 （1） 内容：万有引力F 与m 1m 2成正比，与r 2成反比。
（2） 公式：221rm m G F =，G 叫万有引力常量，2211/1067.6kg m N G ⋅⨯=-。
（3） 适用条件：①严格条件为两个质点；②两个质量分布均匀的球体，r 指两球心间的距离；③一个均匀球体和球外一个质点，r 指质点到球心间的距离。
（4） 两个物体间的万有引力也遵循牛顿第三定律。
3. 万有引力与重力的关系(1) 万有引力对物体的作用效果可以等效为两个力的作用，一个是重力mg ，另一个是物体随地球自转所需的向心力f ，如图所示。
①在赤道上，F=F 向+mg ，即R m R Mm G mg 22ω-=；②在两极F=mg ，即mg R Mm G =2；故纬度越大，重力加速度越大。
由以上分析可知，重力和重力加速度都随纬度的增加而增大。
(2) 物体受到的重力随地面高度的变化而变化。
在地面上，22R GM g mg R Mm G =⇒=；在地球表面高度为h 处：22)()(h R GM g mg h R Mm Gh h +=⇒=+，所以g h R R g h 22)(+=，随高度的增加，重力加速度减小。
考点二、万有引力定律的应用——求天体质量及密度1．T 、r 法：232224)2(GTr M T mr r Mm G ππ=⇒=，再根据32333,34R GT r V M R Vπρρπ=⇒==，当r=R 时，23GT πρ=2．g 、R 法：GgR Mmg RMm G 22=⇒=，再根据GRg VM R V πρρπ43,343=⇒==3．v 、r 法：Grv M r v m r Mm G 222=⇒=4．v 、T 法：G T v M T mr r Mm G r v m r Mm G ππ2)2(,32222=⇒==考点三、星体表面及某高度处的重力加速度1、 星球表面处的重力加速度：在忽略星球自转时，万有引力近似等于重力，则22R GM g mg R Mm G =⇒=。
高中物理必修二知识点总结(万有引力)
高中物理必修二知识点总结(万有引力)（经典版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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2024-2025学年高中物理第六章万有引力与航天3万有引力定律(2)教案新人教版必修2
4.该物体的质量为：F / G = 10 N / 6.67 * 10^-11 N * m^2 / kg^2 = 1.5 * 10^26 kg。
5.地球和太阳之间的引力为：G * (M * M') / r^2 = 6.67 * 10^-11 N * m^2 / kg^2 * (5.97 * 10^24 kg * 1.99 * 10^30 kg) / (1.496 * 10^11 m)^2 = 4.07 * 10^27 N。
-使用不同的字体或颜色来区分万有引力定律的不同应用领域，如航天、地球物理学等。
课后作业
1.请计算地球和月球之间的引力，假设地球的质量为5.97×10^24千克，月球的质量为7.35×10^22千克，地球和月球之间的平均距离为384400千米。
2.假设一个物体的质量为2千克，距离地球表面100千米，计算该物体受到的地球引力。
教学方法与策略
为了达到本节课的核心素养目标，并适应学生的学情，我们将采用多种教学方法与策略，以提高教学效果。
1.教学方法：
-讲授法：教师将运用讲授法向学生传授万有引力定律的基本概念和数学表达式，以及引力计算的方法。
-案例研究法：通过分析地球与月球之间的引力案例，让学生理解万有引力定律在实际问题中的应用。
4.科学交流：鼓励学生在课堂上积极发言，与他人交流自己的观点和思考，培养学生的科学交流能力。
学情分析
在进入本节课的学习之前，我们需要对学生的学情进行深入分析，以便更好地设计教学活动和指导学生学习。
1.学生层次：本节课面向的是高中一年级的学生，他们在之前的学习中已经掌握了基本的数学运算技能，具备一定的逻辑推理能力。他们对物理学科有一定的兴趣，但可能在实际问题的解决上还缺乏一定的经验。
必修二第六章《万有引力与航天》知识点归纳与重点题型总结
高中物理必修二第六章万有引力与航天知识点概括与要点题型总结一、行星的运动1、开普勒行星运动三大定律①第必定律（轨道定律）：全部行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
②第二定律（面积定律）：对随意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
推论：近期点速度比较快，远日点速度比较慢。
③第三定律（周期定律）：全部行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。
a3即：T 2k此中k是只与中心天体的质量相关，与做圆周运动的天体的质量没关。
推行：对环绕同一中心天体运动的行星或卫星，上式均成立。
K 取决于中心天体的质量例 . 有两个人造地球卫星，它们绕地球运行的轨道半径之比是1： 2，则它们绕地球运行的周期之比为。
二、万有引力定律1、万有引力定律的成立F G Mm①太阳与行星间引力公式r 2②月—地查验③卡文迪许的扭秤实验——测定引力常量 GG 6.67 10 11N2/ kg22、万有引力定律m①内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体的质量m1和 m2的乘积成正比，与它们之间的距离 r 的二次方成反比。
即：F G m1m2r 2②合用条件（Ⅰ）可当作质点的两物体间，r 为两个物体质心间的距离。
（Ⅱ）质量散布均匀的两球体间，r 为两个球体球心间的距离。
③运用（1）万有引力与重力的关系：重力是万有引力的一个分力，一般状况下，可以为重力和万有引力相等。
忽视地球自转可得：mg G MmR2例 . 设地球的质量为 M ，赤道半径 R ，自转周期 T ，则地球赤道上质量为 m 的物体所受重力的大小为（式中 G 为万有引力恒量）（2）计算重力加快度G Mm地球表面邻近（ h 《R ） 方法：万有引力≈重力mgMmR 2地球上空距离地心 r=R+h 处 mg ' G2 方法：( R h)在质量为 M ’，半径为 R ’的随意天体表面的重力加快度g ' ' 方法：mg''G M ' ' mR '' 2（3）计算天体的质量和密度Mm利用自己表面的重力加快度：GR 2mgMm v 2 24 2利用环绕天体的公转：G r 2m m rm 2 r 等等rT（注：联合 M4 R 3 获得中心天体的密度）3例 . 宇航员站在一星球表面上的某高处，以初速度 V 0 沿水平方向抛出一个小球，经过时间t ，球落到星球表面，小球落地时的速度大小为 V. 已知该星球的半径为 R ，引力常量为G ，求该星球的质量 M 。
高一物理万有引力与航天知识点归纳
高一物理万有引力与航天知识点归纳高一物理万有引力与航天知识点归纳在学习中，很多人都经常追着老师们要知识点吧，知识点也不一定都是文字，数学的知识点除了定义，同样重要的公式也可以理解为知识点。
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高一物理万有引力与航天知识点归纳 1一、知识点(一)行星的运动1、地心说、日心说：内容区别、正误判断2、开普勒三条定律：内容(椭圆、某一焦点上;连线、相同时间相同面积;半长轴三次方、周期平方、比值、定值)、适用范围(二)万有引力定律1、万有引力定律：内容、表达式、适用范围2、万有引力定律的科学成就(1)计算中心天体质量(2)发现未知天体(海王星、冥王星)(三)宇宙速度：第一、二、三宇宙速度的数值、单位，物理意义(最小发射速度、最大环绕速度;脱离地球引力绕太阳运动;脱离太阳系)(四)经典力学的局限性：宏观(相对普朗克常量)低速(相对光速)二、重点考察内容、要求及方式1、地心说、日心说：了解内容及其区别，能够判断其科学性(选择)2、开普勒定律：熟知其内容，第三定律考察尤多;适用范围(选择)3、万有引力定律的科学成就：计算中心天体质量、发现未知天体(选择)4、计算中心天体质量、密度：重力等于万有引力或者万有引力提供向心力、万有引力的表达式、向心力的几种表达式(选择、填空、计算)5、宇宙速度：第一、二、三宇宙速度的数值、物理意义(选择、填空);计算第一宇宙速度：万有引力等于向心力或重力提供向心力(计算)6、计算重力加速度：匀速圆周运动与航天结合(或求周期)、平抛运动与航天结合(或求高度、时间)、受力分析(计算)7、经典力学的局限性：了解其局限性所在，适用范围(选择)高一物理万有引力与航天知识点归纳 2一、开普勒行星运动定律（1）、所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上，（2）、对于每一颗行星，太阳和行星的联线在相等的时间内扫过相等的面积，（3）、所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。
万有引力与航天知识点
万有引力与航天知识点一、行星的运动1、 开普勒行星运动三大定律① 第一定律（轨道定律）：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
② 第二定律（面积定律）：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
推论：近日点速度比较快，远日点速度比较慢。
③ 第三定律（周期定律）：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。
即：其中k 是只与中心天体的质量有关，与做圆周运动的天体的质量无关。
二、万有引力定律1、万有引力定律的建立① 太阳与行星间引力公式 ② 月—地检验③ 引力常量G ：11226.6710/G N m kg -=⨯⋅， 是由卡文迪许通过扭秤实验测得的 2、万有引力定律① 内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体的质量1m 和2m 的乘积成正比，与它们之间的距离r 的二次方成反比。
即：② 运用（1）万有引力与重力的关系： 重力是万有引力的一个分力，一般情况下，可认为重力和万有引力相等。
忽略地球自转可得：（2）计算重力加速度地球表面附近 方法：万有引力≈重力地球上空距离地心r=R+h 处 方法：三、万有引力的成就1、求天体质量的思路法一：在地球表面的物体，若不考虑地球自转，物体的重力等于地球对物体的万有引力（=G F F 引）2Mm G mg R=⇒2gR M G =黄金代换式中心天体的密度：23343gR M gG V GR R ρππ===32a kT =2Mm F G r =122m m F G r =2R Mm G mg =2')(h R Mm G mg +=2R Mm G mg =法二：把行星(或卫星)绕中心天体看做匀速圆周运动，万有引力充当向心力（=n F F 引）G Mm r 2＝m v 2r ＝mω2r ＝m 4π2T2r ＝ma 向 则 2Mm G r =22232223224v v rm M r Gr mr M Gr mr M T GT ωωππ⇒=⇒=⎛⎫⇒=⎪⎝⎭以 2324r M GT π=为例 求中心天体的密度 23322334343r M r GT V GT R R ππρπ=== 若当卫星环绕天体表面运动时，其轨道半径r 等于天体半径R ， 即 r=R ， 则 23GT πρ= （T 为近地卫星的公转周期） 四、宇宙速度（1）第一宇宙速度17.9/v km s = 近地卫星的环绕速度 A 、推导：近地卫星（r=R) ， 万有引力提供向心力（=n F F 引）22Mm v G m v R R =⇒=表达式一 2GM gR =又由黄金代换式v ⇒= 表达式二B 、第一宇宙速度既是卫星最大的环绕速度，也是卫星最小的发射速度 2、第二宇宙速度211.2/v km s = 3、第三宇宙速度316.7/v km s = (2)、人造地球卫星1. 万有引力提供向心力=n F F 引 （G Mm r 2＝m v 2r ＝mω2r ＝m 4π2T 2r ＝ma 向）r 增大2Mm G r =22222n n v m v r mrmr T T GMma a rωωπ⇒=⇒=⎛⎫⇒=⎪⎝⎭⇒=(3)、 地球同步卫星（通讯卫星）1、轨道一定：在赤道的正上方2、周期一定：运动周期与地球自转周期相同，且T=24h3、离地高度：h=36000km求解方法：万有引力提供向心力()()2222()36000MmGm R h h RT R h h R km π=+⇒=+⇒==由黄金代换式GM=gR 4、线速度大小：v=3.1km/s 5.角速度大小：定值 6.向心加速度大小：定值例题 1 如图所示，在同一轨道平面上的几颗人造地球卫星A 、B 、C ，下列说法正确的是( C )A ．根据v ＝gR ，可知三颗卫星的线速度v A ＜vB ＜v CB ．根据万有引力定律，可知三颗卫星受到的万有引力F A ＞F B ＞FC C ．三颗卫星的向心加速度a A ＞a B ＞a CD ．三颗卫星运行的角速度ωA ＜ωB ＜ωC(4) 近地卫星、同步卫星和赤道上随地球自转的物体运动的异同1．轨道半径：近地卫星与赤道上物体的轨道半径相同，同步卫星的轨道半径较大． r 同＞r 近＝r 物． 2．运行周期：同步卫星与赤道上物体的运行周期相同．由T ＝2π r 3GM可知，近地卫星的周期要小于同步卫星的周期．T 近＜T 同＝T 物．3．向心加速度：由G Mmr2＝ma 知，同步卫星的加速度小于近地卫星加速度．由a ＝ω2r ＝ (2πT)2 r 知，同步卫星加速度大于赤道上物体的加速度，a 近＞a 同＞a 物．(5) 卫星变轨问题的处理技巧1．当卫星绕天体做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力，由G Mm r 2＝m v 2r，得v ＝GMr，由此可见轨道半径r 越大，线速度v 越小．当由于某原因速度v 突然改变时，若速度v 突然V 减小ω减小T 增大a n 减小减小，则F ＞m v 2r ，卫星将做近心运动；若速度v 突然增大，则F ＜m v 2r ，卫星将做离心运动，轨迹变为椭圆，此时可用开普勒第三定律分析其运动．2．卫星到达椭圆轨道与圆轨道的切点时，卫星受到万有引力相同，所以加速度相同． 五、“双星”模型我们的银河系中的恒星大约四分之一是双星，有一种双星，质量分别为m 1和m 2的两个星球，绕同一圆心做匀速圆周运动，它们之间的距离恒为l ，不考虑其他星体的影响，两颗星的轨道半径和周期各是多少？解：对m 1 G m 1m 2l2＝m 1R 1ω2 ①对m 2 G m 1m 2l2＝m 2R 2ω2 ②由①②式可得：m 1R 1＝m 2R 2，（即轨道半径与质量成反比） 又因为R 1＋R 2＝l ，所以R 1＝m 2l m 1＋m 2，R 2＝m 1lm 1＋m 2，将ω＝2πT ， R 1＝m 2l m 1＋m 2，代入①式可得：G m 1m 2l 2＝m 1m 2l m 1＋m 2·4π2T 2，所以T ＝4π2l 3G (m 1＋m 2)＝2πllG (m 1＋m 2).知识归纳：1．双星绕它们共同的圆心做匀速圆周运动，两星之间的万有引力提供各自需要的向心力（即F 向 大小相等）2．双星系统中每颗星的角速度ω和周期T 都相等； 3．两星的轨道半径之和等于两星间的距离 ( R 1＋R 2＝l )。
高中物理必修二第六章万有引力与航天(思维导图)
高中物理必修二第六章万有引力与航天地心说和日心说地心说的内容地球是宇宙中心，其他星球围绕地球做匀速圆周运动，地球不动日心说的内容太阳是宇宙的中心，其他行星围绕地球匀速圆周运动，太阳不动波兰科学家天文学家哥白尼创立开普勒三定律所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上任何一个行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等R³/T²=k万有引力定律内容自然界任何两个物体之间都存在着相互作用的引力，两物体间的引力的大小，跟它们的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比表达式F=GMm/r²G：万有引力长常量，G=6.67×10⁻¹¹ N·m²/kg²适用条件公式适用于质点间的相互作用当两个物体间的距离远大于物体本身的大小时，物体可视为质点均匀球体可视为质点，r为两球心间的距离万有引力遵守牛顿第三定律引力总是大小相等、方向相反万有引力理论的成就万有引力和重力重力是万有引力的一个分力，万有引力的另一个分力提供物体随地球自转时需要的向心力F=mrω²物体跟地球自转的向心力随维度增大而减小，故物体的重力随纬度的变大而变大，即重力加速度g随纬度变大而变大mg=GMm/(R+h)²物体的重力随高度的变高而减小，即重力加速度g随高度的变高而减小不计地球自转时GMm/R²=mg→gR²=GM用万有引力定律分析天体的运动基本方法把天体运动近似看作匀速圆周运动万有引力提供向心力估算天体的质量和密度F=GMm/r²=m4π²r/T²→M=π²r³/Gt²只要测出环绕星体M运转的一颗卫星运转的半径和周期，就可以计算出中心天体的质量ρ=M/v，v=4πR³/3→ρ=3πr³/GT²R³当R=r时，即卫星是近地面卫星时ρ=3π/GT²GMm/R²=mg→M=gR²/G ρ=M/v，v=4πR³/3→ρ=3g /4πGR人造卫星卫星的绕行速度、角速度、周期与半径的关系GMm/r²=mv²/r→v=√GM/r 轨道半径越大，绕行速度越小GMm/r²=mω²/r→ω=√GM/r³轨道半径越大，绕行角速度越小GMm/r²=ma →a=GM/r²轨道半径越大，绕行加速度越小GMm/r²=mr(2π/T )²→T=√4π²R³/GM 轨道半径越大，绕行周期越大三种宇宙速度第一宇宙速度：v ₁=7.9km/s人造地球卫星的最小发射速度，最大绕行速度推导过程方法一地球对卫星的万有引力提供卫星做圆周运动的向心力GMm/(R+h)²=mv²/(R+h)→ v=√GM/(R+h)=7.9km/s方法二在地面附近物体的重力近似地等于地球对物体的万有引力，重力就是卫星做圆周运动的向心力mg=mv²/R → v=√gR=7.9km/s第二宇宙速度：v ₂=11.2km/s 物体挣脱地球的引力束缚需要的最小发射速度第三宇宙速度：v ₃=16.7km/s物体挣脱太阳的引力束缚需要的最小发射速度近地卫星特点近地卫星的轨道半径r可以近似地认为等于地球半径R近地卫星的线速度大小为v ₁=7.9km/s近地卫星的周期为T=5.06×10³s=84min，是人造卫星中周期最小的地球同步卫星（通信卫星）地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星特点只能定点在赤道正上方同步卫星的角速度、周期与地球自转的角速度、周期相同同步卫星距地面高度一定GMm/(R+h)²=m4π²(R+h)/T ²→ h=³√(GMT²/4π²) -R=3.6×10⁴km双星问题两颗星角速度、周期相等，向心力均由两者间万有引力提供卫星的超重和失重人造卫星中在发射阶段，尚未进入预定轨道的加速阶段，具有竖直向上的加速度，卫星内的所有物体处于超重状态，卫星与物体具有相同的加速度卫星进入轨道后正常运转时，卫星与物体处于完全失重。
(完整版)万有引力与航天重点知识归纳
万有引力与航天重点知识归纳考点一、万有引力定律 1. 开普勒行星运动定律 （1） 第一定律（轨道定律）：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
（2） 第二定律（面积定律）：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积。
（3） 第三定律（周期定律）：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期二次方的比值都相等，表达式：k Ta =23。
其中k 值与太阳有关，与行星无关。
中学阶段对天体运动的处理办法：①把椭圆近似为园，太阳在圆心；②认为v 与ω不变，行星或卫星做匀速圆周运动； ③k TR =23，R ——轨道半径。
2. 万有引力定律 （1） 内容：万有引力F 与m 1m 2成正比，与r 2成反比。
（2） 公式：221rm m G F =，G 叫万有引力常量，2211/1067.6kg m N G ⋅⨯=-。
（3） 适用条件：①严格条件为两个质点；②两个质量分布均匀的球体，r 指两球心间的距离；③一个均匀球体和球外一个质点，r 指质点到球心间的距离。
（4） 两个物体间的万有引力也遵循牛顿第三定律。
3. 万有引力与重力的关系(1) 万有引力对物体的作用效果可以等效为两个力的作用，一个是重力mg ，另一个是物体随地球自转所需的向心力f ，如图所示。
①在赤道上，F=F 向+mg ，即R m R Mm G mg 22ω-=；②在两极F=mg ，即mg R Mm G =2；故纬度越大，重力加速度越大。
由以上分析可知，重力和重力加速度都随纬度的增加而增大。
(2) 物体受到的重力随地面高度的变化而变化。
在地面上，22R GM g mg R Mm G =⇒=；在地球表面高度为h 处：22)()(h R GM g mg h R Mm Gh h +=⇒=+，所以g h R R g h 22)(+=，随高度的增加，重力加速度减小。
考点二、万有引力定律的应用——求天体质量及密度1．T 、r 法：232224)2(GTr M T mr r Mm G ππ=⇒=，再根据32333,34R GT r V M R Vπρρπ=⇒==，当r=R 时，23GT πρ=2．g 、R 法：GgR Mmg RMm G 22=⇒=，再根据GRg VM R V πρρπ43,343=⇒==3．v 、r 法：Grv M r v m r Mm G 222=⇒=4．v 、T 法：G T v M T mr r Mm G r v m r Mm G ππ2)2(,32222=⇒==考点三、星体表面及某高度处的重力加速度1、 星球表面处的重力加速度：在忽略星球自转时，万有引力近似等于重力，则22R GM g mg R Mm G =⇒=。
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万有引力与航天重点规律方法总结一 .三种模型1．匀速圆周运动模型：无论是自然天体 (如地球、月亮 )还是人造天体 (如宇宙飞船、人造卫星 )都可看成质点，围绕中心天体（视为静止）做匀速圆周运动2．双星模型：将两颗彼此距离较近的恒星称为双星 ,它们相互之间的万有引力提供各自转动的向心力。
3.“天体相遇”模型：两天体相遇，实际上是指两天体相距最近。
二.两种学说1.地心说：代表人物是古希腊科学家托勒密2/日心说：代表人物是波兰天文学家哥白尼三.两个定律1.开普勒定律：第一定律（又叫椭圆定律）：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上第二定律（又叫面积定律）：对每一个行星而言，太阳和行星的连线，在相等时间内扫过相同的面积。
第三定律（又叫周期定律）：所有行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴R的三次方跟公转周期 T 的二次方的比值都相等。
3表达式为： R K (K GM k 只与中心天体质量有关的2 2 )T4定值与行星无关2.牛顿万有引力定律1687 年在《自然哲学的数学原理》正式提出万有引力定律⑴ .内容 : 宇宙间的一切物体都是相互吸引的.两个物体间引力的方向在它们的连线上,引力的大小跟它们的质量的乘积成正比,跟它们之间的距离的二次方成反比.⑵ .数学表达式 :F 万G Mm2r⑶ . 适用条件 :a. 适用于两个质点或者两个均匀球体之间的相互作用。
（两物体为均匀球体时，r 为两球心间的距离）b.当r0 时，物体不可以处理为质点，不能直接用万有引力公式计算c.认为当r0 时，引力 F的说法是错误的⑷．对定律的理解a.普遍性：任何客观存在的有质量的物体之间都有这种相互作用力b.相互性：两个物体间的万有引力是一对作用力和反作用力，而不是平衡力关系。
c.宏观性：在通常情况下万有引力非常小，只有在质量巨大的星球间或天体与天体附近的物体间 ,它的存在才有实际意义..与所在d.特殊性 :两个物体间的万有引力只与它们本身的质量、它们之间的距离有关空间的性质无关,与周期及有无其它物体无关.（ 5）引力常数G：11 2 2①大小： G6.6710Nm / kg ，由英国科学家卡文迪许利用扭秤测出②意义：表示两个质量均为1kg 的物体，相距为1 米时相互作用力为：116.6710N四.两条思路：即解决天体运动的两种方法m v 2 mr 4 21. 万有引力提供向心力：F万F向即： F 万G Mmma n mr 2r 2rT 22．天体对其表面物体的万有引力近似等于重力：Mm m gGR 2gR 2 （又叫黄金代换式）即 GM注意：gGM2①地面物体的重力加速度：2≈ 9.8m/sR②高空物体的重力加速度：'GM2g( Rh ) 2 9.8m/s'2g③关系 :Rg(Rh) 2五.万有引力定律的应用1.计算天体运动的线速度、角速度、周期、向心加速度。
第六章+万有引力与航天+章末复习讲义-2021-2022学年高一下学期物理人教版必修2
万有引力与航天知识梳理要点一、开普勒三大定律①椭圆定律所有行星绕太阳的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上。
②面积定律行星和太阳的连线在相等的时间间隔内扫过相等的面积。
③调和定律所有行星绕太阳一周的恒星时间(T i)的平方与它们轨道长半轴(a i)的立方成比例，即T 12T 22=a 13a 23要点二、基本等式：2.1、在处理天体的运动问题时，通常把天体的运动看成是匀速圆周运动，其所需要的向心力由万有引力提供。
其基本关系式为：GMm r 2＝mv 2r＝mω2r ＝m4π2T 2r ＝4mπ2f 2r .2.2、掌握“一模”“两路”“三角”，破解天体运动问题(1)一种模型：无论是自然天体(如地球、月亮)还是人造天体(如宇宙飞船、人造卫星)都可以看作质点，围绕中心天体(视为静止)做匀速圆周运动。
(2)两条思路：①动力学思路。
万有引力提供向心力，即G Mm r 2＝ma ，a ＝v 2r＝ω2r ＝4π2T 2r ，这是解题的主线索。
②对于天体表面的物体：忽略自转时G Mm r 2＝mg 或GM ＝gR 2(R 是天体半径、g 是天体表面重力加速度)2.3、卫星的绕行速度v 、角速度ω、周期T 与轨道半径r 的关系 由G Mm r 2＝m v 2r ，得v ＝√GM r，则r 越大，v 越小. 由G Mm r 2＝mω2r ，得ω＝√GM r 3，则r 越大，ω越小. 由GMm r 2＝mω2r ，得T ＝√4π2r 3GM，则r 越大，T 越大.要点三、卫星变轨与双星(1)由低轨变高轨，需增大速度，稳定在高轨道上时速度比在低轨道小. (2)由高轨变低轨，需减小速度，稳定在低轨道上时速度比在高轨道大.(3)在圆轨道上卫星做匀速圆周运动，在椭圆轨道上靠近行星则加速，远离行星则减速(4)双星系统是指由两颗恒星组成，是指两颗恒星各自在轨道上环绕着共同质量中心的恒星系统。
S 近=S 远12v 近∙t ∙a =12v 远∙t ∙b 其中，确定天体表面g 的方法有： (1)测重力法；(2)平抛(或竖直上抛)物体法； (3)近地卫星环绕法.如右图：Gm 1m 2L2=m 1L 1ω2=m 2L 2ω2 L 1+L 2=L要点四、宇宙速度(1) 第一宇宙速度：推导过程为：由mg＝m v12R ＝G MmR2，得：v1＝√GMR＝√gR＝7.9km/s.第一宇宙速度是人造卫星的最大环绕速度，也是人造地球卫星的最小发射速度.(2) 第二宇宙速度：v2＝11.2 km/s，使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度.(3) 第三宇宙速度：v3＝16.7 km/s，使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度.要点五、卫星通信地球卫星之间的通信采用微波，直线传播，所以只有在两卫星之间没有阻隔才能相互通信，所以要注意卫星们与地球之间的几何关系。
人教版高中物理必修二第六章《万有引力与航天》知识点总结及习题和答案
第六章；万有引力与航天知识点总结一、人类认识天体运动的历史 1、“地心说”的内容及代表人物： 托勒密（欧多克斯、亚里士多德）内容；地心说认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳，月亮以及其他行星都绕地球运动。
2、“日心说”的内容及代表人物：哥白尼（布鲁诺被烧死、伽利略） 内容；日心说认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动。
二、开普勒行星运动定律的内容开普勒第二定律：v v >远近开普勒第三定律：K —与中心天体质量有关，与环绕星体无关的物理量；必须是同一中心天体的星体才可以列比例，太阳系：333222===......a a a T T T 水火地地水火 三、万有引力定律1、内容及其推导：应用了开普勒第三定律、牛顿第二定律、牛顿第三定律。
2、表达式：221r m m GF = 3、内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m1,m2的乘积成正比，与它们之间的距离r 的二次方成反比。
4.引力常量：G=6.67×10-11N/m 2/kg 2，牛顿发现万有引力定律后的100多年里，卡文迪许在实验室里用扭秤实验测出。
5、适用条件：①适用于两个质点间的万有引力大小的计算。
②对于质量分布均匀的球体，公式中的r 就是它们球心之间的距离。
③一个均匀球体与球外一个质点的万有引力也适用，其中r 为球心到质点间的距离。
④两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时，公式也近似的适用，其中r 为两物体质心间的距离。
6、推导：2224mM G m R R T π=3224R GMT π=四、万有引力定律的两个重要推论1、在匀质球层的空腔内任意位置处，质点受到地壳万有引力的合力为零。
2、在匀质球体内部距离球心r 处，质点受到的万有引力就等于半径为r 的球体的引力。
五、黄金代换六；双星系统两颗质量可以相比的恒星相互绕着旋转的现象，叫双星。
设双星的两子星的质量分别为M 1和M 2，相距L ，M 1和M 2的线速度分别为v 1和v 2，角速度分别为ω1和ω2，由万有引力定律和牛顿第二定律得：M 1：22121111121M M v G M M r L r ω== M 2：22122222222M M v G M M r L r ω== 相同的有：周期，角速度，向心力 ，因为12F F =，所以221122m r m r ωω=轨道半径之比与双星质量之比相反：1221r m r m = 线速度之比与质量比相反：1221v m v m =七、宇宙航行：1、卫星分类：侦察卫星、通讯卫星、导航卫星、气象卫星……3、卫星轨道：可以是圆轨道，也可以是椭圆轨道。
万有引力与航天知识点总结
万有引力与航天知识点总结万有引力与航天知识点总结一、引言航天科技的发展是人类探索宇宙的重要手段，而万有引力定律在其中发挥着至关重要的作用。
本篇文章将为您详细介绍万有引力与航天技术的相关知识，包括万有引力定律的基本概念、航天技术的发展历程以及二者在航天领域的应用与实践。
二、万有引力定律万有引力定律是物理学中的基本原理，它揭示了任何两个物体之间存在着相互吸引的力，这种引力的大小与两物体的质量乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比。
这个定律最早由艾萨克·牛顿在1687年发现并表述。
在宇宙中，万有引力定律主导着天体的运动和轨道，是航天技术的基础。
三、航天技术的发展航天技术是人类探索宇宙的重要工具。
自20世纪初俄国科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫提出火箭运动的基本公式以来，人类逐渐掌握了卫星通信、卫星导航、深空探测等方面的技术。
这些技术的发展离不开对万有引力定律的理解和运用。
四、万有引力在航天领域的应用1、卫星轨道设计：根据万有引力定律，卫星在地球或其他天体周围的运动轨迹是一个近似的椭圆。
通过调整卫星的轨道高度、倾角和周期，可以满足各种通信、导航、气象预报等需求。
2、火箭发射：火箭发射需要克服重力加速度，进入太空。
通过运用万有引力定律，科学家可以计算出火箭所需的初速度和最佳发射角度，确保其成功进入预定轨道。
3、星际探测：星际探测器需要依靠万有引力定律来完成对遥远天体的探测。
例如，美国的“旅行者”和“探测器”系列探测器通过引力弹弓效应，借助行星的引力改变轨道，实现了对太阳系边缘天体的探测。
五、结论万有引力定律是航天技术的基础，它为我们揭示了天体运动和卫星轨道的规律。
通过对这一原理的理解和运用，人类已经实现了卫星通信、导航、深空探测等方面的突破。
在未来，随着科技的发展，我们有理由相信，人类将在探索宇宙的道路上走得更远。
总之，万有引力与航天技术的发展紧密相连。
通过了解万有引力定律，我们可以更好地理解天体的运动规律，掌握航天技术的基本原理。
人教版必修二 第六章 万有引力与航天第3节万有引力定律-万有引力定律的建立过程
物理学史归纳---万有引力定律的建立过程1 地心说与日心说1.1 地心说早在古希腊时候，人类就开始把对天体的观测归结成一套系统的学说。
在公元前6世纪到4世纪，古希腊出了几个杰出的人物，例如毕达哥拉斯、柏拉图和亚里士多德等，他们都认为，地球是宇宙的中心，其他所有的星球，都是以简单的圆形轨道围绕着地球而运转的。
实际上，这些人与其说是科学家，还不如说是哲学家，因为他们的学说都是在直观感觉的基础上想像出来的。
到了公元2世纪，又有一位重要人物出现了，那就是亚历山大学派的托勒密。
托勒密综合了所有前人的天文学说和知识，再加上自己的一些想法，编写了《天文学之大成》一书，但却并没有什么新的创见，仍然认为，太阳、月亮和所有的星球，都是围绕着地球，在圆形轨道上做着简单的运动，这就是所谓的“地心说”。
如图1，就是托勒密的地心体系模型。
历史的经验证明，任何学说，无沦是何等的正确或者谬误，只要放在科学的范畴内，问题总是会搞清楚的，因而也总是有生命力的。
但是，一旦成为政治的工具，使有可能成为一种教条的，僵死的，可怕的东西。
不幸的是，托勒密的学说恰好被教会看中了，于是便被奉为神明，图1成了扼杀科学的工具。
自那以后，“地心说”成了神圣不可侵犯的宗教教义，把人们的思想禁锢了若干个世纪。
当然，教会只能禁锢人们的思想，却没有办法禁锢宇宙，各个星球照样在按照自己的规律运转着，并不受人类的约束。
1.2 日心说时间到了16世纪，一个伟大的天文学家诞生了，那就是波兰人哥白尼。
哥白尼觉得，托勒密的学说似乎过于繁杂了，而柏拉图的圆轨道又过于简单。
当他了解到，其实早在公元前3世纪，有一个古希腊的哲学家叫做阿利斯塔克，就曾经提出过地球围绕着太阳旋转的学说。
但是因为这种学说在当时并不为人们所接受，所以阿利斯塔克也就没有什么名气。
然而，哥白尼却由此得到了很大的启示。
后来，又经过多年地认真观察、计算和思考，哥白尼觉得地球和太阳的关系似乎应该颠倒一下，即地球绕着太阳转而不是相反。
高中物理第六章万有引力与航天2太阳与行星间的引力3万有引力定律
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2．万有引力定律适用的条件 (1)万有引力定律适用于两个质点间的相互作用．
m1m2 (2)一个均匀球体与球外一个质点间的万有引力可用公式 F＝G r2 计算，r 为球心到质 点的距离．
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r3 C．在探究太阳对行星的引力规律时，我们引用了公式T2＝k，这个关系式是开普勒第三 定律，是可以在实验室中得到验证的 D．在探究太阳对行星的引力规律时使用的三个公式，都是可以在实验室中得到验证的
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[答案(dá àn)] AB
r3 [解析] 开普勒第三定律T2＝k 是无法在实验室中得到验证的，是开普勒研究天文学家第 谷的行星观测记录发现的，另外两个公式在实验室中可以验证．
Gm2 C．两颗卫星之间的引力大小为 3r2
3GMm D．三颗卫星对地球引力的合力大小为 r2
图6－2－1
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[答案(dá àn)] BC
Mm [解析] 地球与一颗卫星之间的万有引力可由万有引力定律直接求出， F 地卫＝G r2 ，
mm 故 A 错误，B 正确．卫星间的万有引力也可由万有引力定律直接求出，F 卫卫＝G（ 3r）2
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重点难点
【重点(zhòngdiǎn)】 探究太阳与行星间的引力与哪些因素有关．
【难点】 (1)探究太阳与行星间的引力与哪些因素有关． (2)帮助学生用已有知识自主探究出三种引力的大小．
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2 太阳与行星间的引力
3 万有引力定律
对点训练
知识点一 万有引力定律的发现过程
1．太阳对行星的引力F 与行星对太阳的引力F′大小相等，其依据是( ) A ．牛顿第一定律B ．牛顿第二定律 C ．牛顿第三定律D ．开普勒第三定律
2．(多选)根据开普勒关于行星运动的规律和圆周运动知识得：太阳对行星的引力F ∝m
r 2，
行星对太阳的引力F′∝M
r 2，其中M 、m 、r 分别为太阳的质量、行星的质量和太阳与行星间
的距离．下列说法正确的是( )
A ．由F ∝m r 2和F′∝M
r
2知F ∶F′＝m ∶M
B ．F 和F′大小相等，是作用力与反作用力
C ．F 和F′大小相等，是同一个力
D ．太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力
3．把行星的运动近似看作匀速圆周运动以后，开普勒第三定律可写为T 2
＝r
3
k
，则推得
( )
A ．太阳对质量为m 的行星的引力为F ＝k m
r 2
B ．太阳对行星的引力都相同
C ．太阳对质量为m 的行星的引力为F ＝4π2
km
r
2
D ．质量越大的行星，太阳对它的引力一定越大
知识点二 引力常量及对万有引力定律的理解和计算 4．(多选)关于引力常量G ，下列说法中正确的是( )
A ．在国际单位制中，G 在数值上等于两个质量都是1kg 的物体相距1m 时的相互作用力
B ．G 是一个没有单位的比例常数，它的数值是人为规定的
C ．在不同的星球上，G 的数值不一样
D ．在不同的单位制中，G 的数值是不同的
5．下列关于天文学发展历史的说法正确的是( )
A ．哥白尼建立了日心说，并且现代天文学证明太阳就是宇宙的中心
B ．开普勒提出绕太阳运行的行星轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方之比都相等
C ．牛顿建立了万有引力定律，并根据该定律计算出了太阳与地球之间的引力
D ．卡文迪许用扭秤实验测出了引力常量G ，其在国际单位制中的单位是N ·m 2/kg 2
6．两个质量相等的均匀球体之间的万有引力大小为F ，若将它们球心间距离增大为原来的3倍，其万有引力大小将变为( )
A.F 2
B.F 4
C.F 9
D.F 16
7．设想把质量为m 的物体放在地球的中心，地球的质量为M ，半径为R ，则物体与地球间的万有引力是( )
A ．0
B ．无穷大
C ．G Mm
R
2D ．无法确定
8．如图L6－2－1所示，两球的质量分别为m 1、m 2，半径分别为R 1、R 2，已知两球的半径远小于R ，两球质量均匀分布，则两球间的万有引力大小为( )
图L6－2－1
A ．G m 1m 2R 21
B ．G m 1m 2
R 22
C ．G m 1m 2（R 1＋R 2）2
D ．G m 1m 2
（R 1＋R 2＋R ）
2
9．已知地球半径为R ，将一物体从地面发射至离地面高h 处时，物体所受万有引力减
小到原来的一半，则h 为( )
A ．R
B ．2R C.2RD ．(2－1)R
知识点三 重力与万有引力的关系 10．火箭在高空某处所受的引力为它在地面某处所受引力的一半，则火箭离地面的高度与地球半径之比为( )
A ．(2＋1)∶1
B ．(2－1)∶1 C.2∶1D ．1∶ 2
11．假如地球的自转角速度增大，关于物体的重力，下列说法错误的是( ) A ．放在赤道上的物体的万有引力不变 B ．放在两极上的物体的重力不变 C ．放在赤道上的物体的重力减小 D ．放在两极上的物体的重力增加
12．火星的质量和半径分别约为地球的110和1
2，地球表面的重力加速度为g ，则火星表
面的重力加速度约为( )
A ．0.2g
B ．0.4g
C ．2.5g
D ．5g 综合拓展
13．如图L6－2－2所示，M 、N 为两个完全相同的质量分布均匀的小球，AB 为MN 连线的中垂线，有一质量为m 的小球从MN 连线的中点O 沿OA 方向运动，则它受到的万有引力大
小变化的情况是( )
图L6－2－2
A ．一直增大
B ．一直减小
C ．先减小后增大
D ．先增大后减小
14．已知太阳的质量为M ，地球的质量为m 1，月球的质量为m 2，当发生日全食时，太阳、月球、地球几乎在同一直线上，且月球位于太阳与地球中间，如图L6－2－3所示．设月球到太阳的距离为a ，地球到月球的距离为b ，则太阳对地球的引力F 1和对月球的引力F 2的大小之比为多少？
图L6－2－3
15．如图L6－2－4所示，火箭内平台上放有测试仪器，火箭从地面启动后以g
2的加速度
竖直向上匀加速运动，升到某一高度时，测试仪器对平台的压力为启动前压力的17
18.已知地
球半径为R ，求火箭此时离地面的高度．(g 为地面附近的重力加速度)
图L6－2－4
1．C [解析]太阳对行星的引力和行星对太阳的引力是作用力与反作用力，根据牛顿第三定律可知，二者等大，故选项C 正确．
2．BD [解析]F′和F 大小相等，方向相反，是作用力与反作用力，选项A 、C 错误，B 正确；太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力，选项D 正确．
3．C [解析]太阳对行星的引力提供行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力，则F ＝m v
2
r ，
又v ＝2πr T ，结合T 2
＝r 3
k 可得出F 的表达式为F ＝4π2
km r 2，可知F 与m 、r 都有关系，故选项
A 、
B 、D 错误，选项
C 正确．
4．AD [解析]依据万有引力定律的数学表达式F ＝G Mm R 2可得G ＝FR 2
Mm
＝6.67×10
－11
N ·m 2/kg 2
，则知：在国际单位制中，G 在数值上等于两个质量都是1kg 的物体相距1m 时的
相互作用力；它的单位是导出单位，为N ·m 2/kg 2，大小为6.67×10－11
.此数值并非人为规定的，它是一个实验测得的值；G 是一个与星球无关的常量，在不同星球上，G 的数值都为
6.67×10－11N ·m 2/kg 2
；虽然如此，但G 的数值与单位有关，在不同的单位制中，G 的数值是不同的．
5．D [解析]哥白尼建立了日心说，但现代天文学证明太阳不是宇宙的中心，选项A 错误；开普勒提出绕太阳运行的行星轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方之比都相等，选项B 错误；牛顿建立了万有引力定律，但他不知道引力常量G 的值，故无法计算出太阳与地球间的引力，选项C 错误；卡文迪许用扭秤实验测出了引力常量G ，在国际单位制下
通常取G ＝6.67×10－11N ·m 2/kg 2
，故选项D 正确．
6．C [解析]由万有引力定律的表达式F ＝GMm
R 2可知，当两球质量不变时，两均匀球体
之间的万有引力与它们球心间距离的二次方成反比，C 正确．
7．A [解析]把地球无限分割，则关于地心对称的两点对物体的引力大小相等，方向相反，合力为0，而地球上的点总是关于地心对称的，所以物体与地球间的万有引力是0.
8．D [解析]注意万有引力定律中的r 为两球心间的距离，根据万有引力定律得，F ＝G
m 1m 2r 2＝G m 1m 2
（R 1＋R 2＋R ）
2，D 正确． 9．D [解析]根据万有引力定律，F ＝G mM R 2，F′＝G mM （R ＋h ）2＝12F ，可得h ＝(2－1)R.
10．B [解析]设地球的半径为R ，火箭离地面高度为h ，所以F 空＝GMm （R ＋h ）2，
F 地＝GMm
R 2，其中F 空＝12F 地，因此h R ＝2－1
1
，B 项正确．
11．D [解析]地球的自转角速度增大，地球上所有物体受到的万有引力不变，选项A 正确；在两极，物体受到的重力等于万有引力，万有引力不变，故其重力不变，选项B 正确，
D 错误；放在赤道上的物体，F 引＝G ＋m ω2
R ，由于ω增大，而F 引不变，则G 减小，C 正确．
12．B [解析]在星球表面有mg ＝GMm R 2，设火星表面的重力加速度为g 火，则g 火g ＝M 火R 2
地
M 地R 2火
＝
0.4.故B 项正确．
13．D [解析]质量为m 的小球在O 点时，它受到的万有引力为零，沿OA 方向到无穷远处也为零，但其间不为零，因此，质量为m 的小球受到的引力必经历一个先增大后减小的变化过程，故D 项正确．
14.m 1a
2
m 2（a ＋b ）
2
[解析]由太阳与行星间的引力公式F ＝G Mm
r 2得
太阳对地球的引力 F 1＝G Mm 1
（a ＋b ）2
太阳对月球的引力 F 2＝G Mm 2
a
2
由以上两式得F 1F 2＝m 1a
2
m 2（a ＋b ）2.
15.R 2
[解析] 火箭上升过程中，测试仪器受竖直向下的重力和向上的支持力，设高度为h 时，重力加速度为g′，由牛顿第二定律得
1718mg －mg′＝m·g 2 解得g′＝49g
由万有引力定律知 G Mm
R
2＝mg G Mm
（R ＋h ）
2＝mg′
联立解得h ＝R
2
.。