万有引力定律

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万有引力定律

万有引力定律万有引力定律是牛顿于1687年提出的一条基本物理定律，描述了任何两个物体之间相互作用的引力力量。

它在物理学中占据着重要的地位，不仅解释了地球、行星和恒星等天体的运动规律，还有助于我们理解宇宙的起源和演化。

本文将介绍万有引力定律的基本原理、应用以及相关的重要概念。

一、基本原理万有引力定律基于牛顿的第一和第二定律，描述了物体之间引力的作用和相互关系。

根据该定律，两个物体之间的引力与它们的质量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。

具体表达式为：F =G * (m1 * m2) / r^2其中，F表示物体之间的引力，G为万有引力常量，m1和m2分别为两个物体的质量，r为它们之间的距离。

这个定律揭示了物体之间引力的本质，无论是地球上的物体还是宇宙中的星体，都会受到引力的相互作用。

二、应用实例万有引力定律广泛应用于各个领域，包括天文学、航天工程、地理学等。

以下是一些以万有引力定律为基础的实际应用：1. 星体运动和行星轨道：万有引力定律解释了行星绕太阳的运动规律。

根据定律，行星受太阳引力的作用，沿着椭圆轨道绕太阳运动。

这也适用于其他星球和卫星等天体的运动。

2. 人造卫星轨道设计：在航天工程中，万有引力定律用于计算和预测人造卫星的轨道。

通过合理地选择轨道高度和速度，使卫星能够保持稳定轨道并完成其任务。

3. 地球重力和物体的自由落体：地球的引力场是万有引力定律在地球上的具体表现。

根据定律，物体在地球表面上自由落体时将受到地球的引力加速度作用，加速度约为9.8米/秒^2。

4. 天体测量和天文学研究：通过观测天体之间的引力相互作用，科学家可以测量它们的质量、距离和运动速度。

这对于研究宇宙的结构、演化和宇宙学参数的确定至关重要。

三、相关概念在理解万有引力定律时，还需要了解一些相关概念：1. 万有引力常量(G)：它是连接引力与质量和距离的比例因子，其值为6.67430(15) × 10^-11 m^3·kg^-1·s^-2。

万有引力定律

1.引力思想的发展是什么原因使行星在各自的轨道上绕日运动? 经过前人的努力，万有引力定律的思想准备已经基本成熟，是牛顿建立了万有引力定律.
2.万有引力定律
m1m 2 F G r2
任何两物体间均存在
相互吸引力. 若物体可视作质点，则二质点的相互引力F 沿二质点的连线作用.
——万有引力定律
m1 F12
这一常量对所有行星均相同(严格说应略有差异)仅与
太阳性质有关,称开普勒常数.
第一定律可由求轨道方程直接证明；第二定律则是角动量守恒的直接结果；
第三定律可由轨道方程和角动量定理得到证明. 开普勒定律所描述的运动是相对于日心—恒星参考系的.
建立极坐标系
太阳质量记为M，待考察的行星质量记为m，某时刻 M至 m的径矢 r和 m的速度 v。在径矢 r和速度 v确定的平面上，建立以 M为原点的极坐标系。
代入上式得
m1引 m2引 Gm地 2 m1惯 m2惯 R g
m引 m惯
选适当G值可使
m引 m惯
即惯性质量与引力质量等价. 关键是同一地点各种物体的重力加速度是否相等？牛顿单摆实验
Δm m惯 m引 10 3 m惯 m惯
更精确的实验证明是厄缶实验及以后的改进实验.
牛顿引力定律不能解释水星轨道的旋进，需用广
义相对论解释之. 万有引力是超距作用，还是通过引力场作用? 电磁场
近日点
是以光子为媒介. 引力场呢？
是以引力子为媒介？引力子为何物？尚在探索.
太阳
水星
由于旋进，火星绕日轨道不再封闭
牛顿万有引力定律适用于——弱场低速.
数学式
Rg 2Gm / c 2
各大行星轨道偏心率
水星火星天王星 0.206 0.098 0.051 金星木星海王星 0.007 0.048 0.007 地球土星冥王星 0.017 0.055 0.252

万有引力定律公式大全

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万有引力定律公式大全
1. 引力公式
万有引力定律公式：F = G(m1m2/r²)
其中，
F：两个物体之间的引力；
G：万有引力常量，约等于6.67×10^-11 N·m²/kg²；
m1、m2：分别为两个物体的质量；
r：为两个物体之间的距离。

2. 圆周运动公式
万有引力定律公式也可以用来描述行星绕太阳的圆周运动，其公式为：
F = m*v²/r = G(m1m2/r²)
其中，
m：为行星的质量；
v：为行星绕太阳的线速度；
r：为行星到太阳的距离；
m1、m2：分别为行星和太阳的质量。

3. 行星运动周期公式
行星绕太阳的运动周期公式为：
T² = (4π²r³)/(GM)
其中，
T：为行星绕太阳一周的时间；
r：为行星到太阳的距离；
M：为太阳的质量；
G：万有引力常量。

4. 轨道速度公式
行星绕太阳的轨道速度公式为：v = (GM/r)¹/²
其中，
v：为行星绕太阳的速度；
r：为行星到太阳的距离；
M：为太阳的质量；
G：万有引力常量。

5. 天体自转周期公式
天体自转周期公式为：
T = 2π(r/v)
其中，
T：为天体的自转周期；
r：为天体的半径；
v：为天体表面的线速度。

以上就是万有引力定律公式大全，每一项公式都有其具体的物理含义和数学表达式，对于物理学或天文学研究者或爱好者都有着极高的参考价值。

万有引力定律及其应用

万有引力定律及其应用万有引力定律是物理学中最基本的定律之一，由英国科学家牛顿提出。

它描述了质点间的相互引力作用，并广泛应用于天体物理学、工程学以及其他领域中。

一、万有引力定律的描述万有引力定律指出，两个物体之间的引力与它们的质量成正比，与它们之间的距离平方成反比。

具体而言，设两个质量分别为m1和m2的物体之间的距离为r，它们之间的引力F可以表示为以下公式：F =G * (m1 * m2) / r^2其中G是一个常数，称为万有引力常数。

这个常数的数值约为6.67430 × 10^-11 N·(m/kg)^2。

根据万有引力定律，质点间的引力始终是吸引力，且大小与质量以及距离的关系密切。

二、天体物理学中的应用万有引力定律在天体物理学中有着广泛的应用。

例如，根据这一定律，我们可以计算出行星与恒星之间的引力，从而预测它们的运动轨迹。

此外，万有引力定律还可以解释地球和月球之间的引力，以及引力对行星、卫星等天体的影响。

在天体物理学中，还有一个重要的应用是质量测量。

通过监测天体之间的引力以及它们之间的距离，科学家可以估算出天体的质量。

例如，通过测量地球和人造卫星之间的引力，可以推导出地球的质量。

三、工程学中的应用除了天体物理学，万有引力定律在工程学中也有重要的应用。

例如，在建筑和桥梁设计中，工程师需要考虑结构物与地球之间的引力。

万有引力定律提供了一种计算这种引力的方法，以确保结构物的稳定性和安全性。

此外，万有引力定律还可以应用于导航系统的设计中。

卫星导航系统需要准确测量卫星与地球之间的引力，以确定接收器的位置。

通过使用万有引力定律进行引力计算，可以提高导航系统的准确性和可靠性。

四、其他领域中的应用除了天体物理学和工程学，万有引力定律还可以在其他领域中找到应用。

例如，在生物医学领域，研究人员可以利用万有引力定律来研究细胞之间的相互引力作用，以及人体内部的重力分布情况。

此外，在航天工程中，万有引力定律也被用于计算卫星轨道以及飞船的运行轨迹。

高中物理的万有引力定律公式

高中物理的万有引力定律公式万有引力定律公式1.开普勒第三定律：T2/R3=K(=4π2/GM){R：轨道半径，T：周期，K：常量(与行星质量无关，取决于中心天体的质量)｝2.万有引力定律：F=Gm1m2/r2 (G=6.67×10-11N•m2/kg2，方向在它们的连线上)3.天体上的重力和重力加速度：GMm/R2=mg;g=GM/R2 {R：天体半径(m)，M：天体质量(kg)｝4.卫星绕行速度、角速度、周期：V=(GM/r)1/2;ω=(GM/r3)1/2;T=2π(r3/GM)1/2{M：中心天体质量｝5.第一(二、三)宇宙速度V1=(g地r地)1/2=(GM/r 地)1/2=7.9km/s;V2=11.2km/s;V3=16.7km/s6.地球同步卫星GMm/(r地+h)2=m4π2(r地+h)/T2{h≈36000km，h：距地球表面的高度，r地：地球的半径｝注：(1)天体运动所需的向心力由万有引力提供，F向=F万;(2)应用万有引力定律可估算天体的质量密度等;(3)地球同步卫星只能运行于赤道上空，运行周期和地球自转周期相同;(4)卫星轨道半径变小时，势能变小、动能变大、速度变大、周期变小(一同三反);(5)地球卫星的最大环绕速度和最小发射速度均为7.9km/s。

万有引力定律知识点(1)内容：宇宙间的一切物体都是互相吸引的，两个物体间的引力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。

(2)适用条件：①严格地说，万有引力定律只适用于质点间的相互作用;②两个质量分布均匀的球体间的相互作用，也可用本定律来计算，其中r是两个球体球心间的距离;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，公式也近似适用，其中r为两物体质心间的距离。

(3)注意：公式中F是两物体间的引力，F与两物体质量乘积成正比，与两物体间的距离的平方成反比，不要理解成F与两物体质量成正比，与距离成反比。

万有引力定律

万有引力定律万有引力定律（Law of Universal Gravitation）是由英国科学家艾萨克·牛顿在17世纪提出的一条物理定律。

该定律描述了物体之间的引力作用，并为天体力学提供了重要的理论基础。

本文将介绍万有引力定律的基本原理、公式推导以及其在宇宙中的应用。

一、基本原理万有引力定律认为，任何两个物体之间都存在一种相互吸引的力，这种力称为引力。

而引力的大小与物体的质量密切相关，质量越大的物体之间的引力越大，质量越小的物体之间的引力越小。

此外，物体之间的距离也对引力产生影响，距离越近的物体之间的引力越大，距离越远的物体之间的引力越小。

二、公式推导根据牛顿的研究，我们可以通过以下公式来计算两个物体之间的引力：F =G * (m1 * m2) / r^2其中，F表示两个物体之间的引力，m1和m2分别表示两个物体的质量，r表示两个物体之间的距离，G为万有引力常数。

万有引力常数是一个确定的数值，在SI国际单位制中的数值约为6.67430×10^-11m^3·kg^-1·s^-2。

三、宇宙中的应用万有引力定律不仅适用于地球表面上的物体，还可以解释和预测宇宙中的许多现象。

以下是一些宇宙中的应用实例：1. 行星运动：万有引力定律提供了解释行星围绕太阳旋转的原理。

根据该定律，行星受到太阳的引力作用，以椭圆轨道绕太阳运动。

2. 人造卫星轨道：根据万有引力定律，科学家可以计算出将人造卫星送入特定轨道所需的速度和位置。

利用该定律，可以确保卫星按照预定轨道运行。

3. 星际探测：在太阳系以外的星际探测任务中，科学家利用万有引力定律来计算出星际空间中的行星、恒星等物体之间的引力，并据此规划探测器的航线和轨道。

4. 重力透镜效应：万有引力定律还可以解释重力透镜效应。

当光线经过质量很大的物体附近时，其路径会发生弯曲，从而使得远处的物体变得更明亮或更模糊。

这一效应在宇宙中的天体观测中具有重要意义。

万有引力定律

万有引力定律万有引力定律是牛顿在17世纪提出的一项重要物理定律，它揭示了物体之间的引力相互作用规律。

本文将从定律的内容、应用及历史背景等方面进行探讨，以便更好地理解和应用这一定律。

一、定律内容万有引力定律可以简述为：两个物体之间的引力大小与它们的质量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。

具体表达为：F =G * (m1 * m2) / r^2其中F表示物体之间的引力大小，G为一个恒定值，m1和m2分别是两个物体的质量，r为它们之间的距离。

该定律揭示了物体间引力的本质，即所有物体之间都存在一种相互吸引的力。

不论是天体间的引力，还是地球上物体的引力，都可以用这个定律来描述和计算。

二、应用1. 行星运动万有引力定律为解释行星运动提供了基础。

根据该定律，行星绕太阳运动的轨道是椭圆形，太阳位于椭圆焦点的一个焦点上。

同时，行星离太阳的距离越近，引力越大，行星运动的速度就越快。

2. 飞行物体轨迹万有引力定律也可用于描述飞行物体的轨迹。

例如，火箭发射后离地球越远，引力越小，轨迹就会变成抛物线或者双曲线。

同时，不同行星对飞船的引力大小也会影响其轨迹，这在宇宙探索中具有重要意义。

3. 重力加速度万有引力定律也可用于计算地球上物体的重力加速度。

地球的质量和半径已知的情况下，可以根据定律计算物体在地球表面上的重力加速度。

这对于研究物体在不同引力环境下的运动具有重要意义。

三、历史背景万有引力定律的提出是在牛顿看到苹果从树上落下的时候。

他开始思考为什么苹果会落下，而不是飘浮在空中。

通过对地球上物体运动的观察和测量，牛顿总结出了万有引力定律，并将其公式化。

万有引力定律的提出对于现代物理学的发展起到了重要作用。

它不仅解释了行星运动和地球上物体的重力现象，还为后来的科学家提供了探索宇宙的基本法则。

同时，该定律也激发了更多关于引力和宇宙起源的研究。

结论万有引力定律是牛顿物理学的重要组成部分，它揭示了物体间引力相互作用的规律。

通过应用该定律，我们可以解释和预测宇宙中各种物体间的相互作用。

牛顿的万有引力定律

牛顿的万有引力定律牛顿的万有引力定律是经典力学中的重要定律，由英国科学家艾萨克·牛顿于17世纪末提出。

它描述了任意两个物体之间存在的万有引力，并成功预测了行星运动以及地球上物体的自由落体等现象。

在本文中，我们将深入探讨牛顿的万有引力定律的基本原理、数学表达以及应用。

一、基本原理牛顿的万有引力定律是建立在他的三大运动定律的基础上的。

它的基本原理可以简述为：任意两个物体之间的引力与它们的质量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。

具体而言，设物体1和物体2的质量分别为m1和m2，它们之间的距离为r，则它们之间的引力F可以表示为：F =G * (m1 * m2) / r^2其中，G是一个常量，被称为万有引力常数，其值约为6.67430 ×10^-11 N·(m/kg)^2。

二、数学表达牛顿的万有引力定律的数学表达形式清晰明了，可以通过计算来预测物体之间的引力。

假设有一个质量为m1的物体位于坐标原点，另一个质量为m2的物体位于坐标(x, y, z)，则它们之间的引力可按以下公式计算：F =G * (m1 * m2) / (x^2 + y^2 + z^2)在这个公式中，x、y、z分别代表物体2在直角坐标系中的坐标。

根据这个公式，我们可以确定两个物体之间的引力大小和方向。

三、应用牛顿的万有引力定律在科学研究和工程应用中具有重要意义。

以下是几个常见的应用：1. 行星运动预测：牛顿的万有引力定律成功预测了行星的运动轨迹，为天文学家提供了重要的理论基础。

例如，根据该定律，我们可以计算出地球和太阳之间的引力，从而解释地球的公转和自转现象。

2. 卫星轨道设计：根据牛顿的万有引力定律，科学家可以计算出卫星需要的速度和轨道高度，从而合理设计卫星轨道。

这对于通信、气象监测等领域的卫星任务非常重要。

3. 地球重力研究：万有引力定律被广泛应用于测量地球重力场的研究中。

利用物体受到的重力加速度，科学家可以推断出地球内部的密度分布和地下资源情况。

万有引力定律的意思

万有引力定律的意思
万有引力定律，是一条描述质点相互作用的重要定律，它为我们解释了天体运动以及星系形成的基本原理。

下面我们将从四个方面来介绍这一定律。

一、引力的定义
引力是指物体间由于重力而产生的吸引力。

简单来说，引力越大，物体间的吸引力就越强。

在自然界中，所有具有质量的物体都会相互产生引力。

二、质点的作用
在万有引力定律中，考虑的是质点之间的相互作用。

质点是指质量可以忽略不计的点，实际上所有物体都可以看作由无数个质点组成的。

通过设想质点之间的相互作用，我们可以简化计算过程，从而更方便地分析物体间的相互作用。

三、万有引力定律的表述
万有引力定律指出：任意两个质点之间的引力大小与它们质量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。

数学表述为：
F=G×m1×m2/r^2
其中，F表示两个质点之间的引力大小，G是万有引力常数，m1和m2分别是两个质点的质量，r表示它们之间的距离。

这一定律被认为是牛
顿的开创性发现之一，成为了经典力学的基础。

四、应用范围
万有引力定律被广泛应用于天文学、物理学等各个领域。

在天文学中，它被用来解释行星、卫星、彗星等天体间相互作用的规律。

在物理学中，它可以解释微小粒子间的相互作用规律。

此外，在地球表面上，
它也可以解释为什么物体会掉落到地面上，以及为什么物体在斜面上
滑动等现象。

总之，万有引力定律是一条基本定律。

它不仅是理解自然界运动规律
和天文现象的基础，同时也是许多科学研究的前提条件。

万有引力定律-知识点

万有引力定律-知识点万有引力定律及其应用万有引力定律是自然界中最普遍的规律之一，它把地面上的运动与天体运动统一起来。

根据定律，宇宙间的一切物体都是互相吸引的，两个物体间的引力大小与它们的质量的乘积成正比，与它们的距离的平方成反比。

该定律的公式为F＝Gm1m2/r^2，其中G为万有引力恒量，其数值为6.67×10^-11 N·m^2/kg^2.万有引力定律适用于质点间的相互作用，当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时，公式也可近似使用，但此时r应为两物体重心间的距离。

对于均匀的球体，r是两球心间的距离。

重力是万有引力产生的，由于地球的自转，因而地球表面的物体随地球自转时需要向心力。

重力实际上是万有引力的一个分力。

另一个分力就是物体随地球自转时需要的向心力。

表面物体的重力随纬度的变化而变化，即重力加速度g随纬度变化而变化。

通常的计算中因重力和万有引力相差不大，而认为两者相等。

在地球的同一纬度处，重力加速度g随物体离地面高度的增大而减小，即g_h=GM/(r+h)，比较得g_h=(2r^2)·g/(r+h)。

在赤道处，物体的万有引力分解为两个分力F_向和m2g，即m2g=F=F_向+m2g。

因此，m2g=Gm1m2/r^2-m2Rω自，所以m2g=Gm1m2/r^2-2m2Rω自，其中G为万有引力恒量，ω自为地球自转角速度，R为地球半径。

设天体表面重力加速度为g，天体半径为R，则mg=Gm1M/(R^2)，其中M为天体的质量。

五、天体质量和密度的计算根据原理，天体对其卫星（或行星）的引力是卫星绕天体做匀速圆周运动的向心力，即$G\frac{mM}{r^2}=\frac{mv^2}{r}$。

由此可得，$M=\frac{4\pi^2r^3}{GT^2}$，$\rho=\frac{3M}{4\piR^3}$（其中$R$为行星的半径）。

因此，只要用实验方法测出卫星的半径$r$及运行周期$T$，就可以算出天体的质量$M$。

万有引力公式

一、万有引力定律：适用于两个质点或均匀球体；r 为两质点或球心间的距离；G 为万有引力恒量2211/1067.6kg m N G ⋅⨯=-二、万有引力定律的应用天体运动的向心力来源于天体之间的万有引力，即222r v m r Mm G =＝r T m 224πr m 2ω=；地球对物体的万有引力近似等于物体的重力，即G2R mM ＝mg 得出GM ＝R 2g 。

（2）圆周运动的有关公式：ω＝Tπ2，v=ωr 。

①由222rv m r Mm G =可得：r GM v = r 越大，v 越小。

②由r m rMm G 22ω=可得：3r GM =ω r 越大，ω越小。

③由r T m r Mm G 222⎪⎭⎫ ⎝⎛=π可得：GM r T 32π= r 越大，T 越大。

④由向ma r Mm G =2可得：2r GM a =向 r 越大，a 向越小。

2．常见题型（1）测天体的质量及密度：（万有引力全部提供向心力）由r T m r Mm G 222⎪⎭⎫ ⎝⎛=π 得2324GT r M π= 又ρπ⋅=334R M 得3233R GT r πρ= 【例1】中子星是恒星演化过程的一种可能结果，它的密度很大。

现有一中子星，观测到它的自转周期为T =301s 。

问该中子星的最小密度应是多少才能维持该星的稳定，不致因自转而瓦解。

计算时星体可视为均匀球体。

(引力常数G =6.67⨯1011-m 3/kg.s 2)解析：设想中子星赤道处一小块物质，只有当它受到的万有引力大于或等于它随星体所需的向心力时，中子星才不会瓦解。

设中子星的密度为ρ，质量为M ，半径为R ，自转角速度为ω，位于赤道处的小物块质量为m ，则有 R m R GMm 22ω= T πω2= ρπ334R M = 由以上各式得23GT πρ=，代入数据解得：314/1027.1m kg ⨯=ρ。

点评：在应用万有引力定律解题时，经常需要像本题一样先假设某处存在一个物体再分析求解是应用万有引力定律解题惯用的一种方法。

(完整版)万有引力定律-知识点

万有引力定律及其应用二.万有引力定律(1)内容：宇宙间的一切物体都是互相吸引的，两个物体间的引力大小，跟它们的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比． (2)公式：F ＝G221r m m ,其中2211/1067.6kg m N G ⋅⨯=-，称为为有引力恒量。

(3)适用条件：严格地说公式只适用于质点间的相互作用，当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时，公式也可近似使用，但此时r 应为两物体重心间的距离．对于均匀的球体,r 是两球心间的距离．注意：万有引力定律把地面上的运动与天体运动统一起来，是自然界中最普遍的规律之一，式中引力恒量G 的物理意义是：G 在数值上等于质量均为1千克的两个质点相距1米时相互作用的万有引力．三、万有引力和重力重力是万有引力产生的，由于地球的自转，因而地球表面的物体随地球自转时需要向心力．重力实际上是万有引力的一个分力．另一个分力就是物体随地球自转时需要的向心力，如图所示，由于纬度的变化，物体做圆周运动的向心力F 向不断变化，因而表面物体的重力随纬度的变化而变化，即重力加速度g 随纬度变化而变化，从赤道到两极逐渐增大．通常的计算中因重力和万有引力相差不大，而认为两者相等，即m 2g ＝G221r m m , g=GM/r 2常用来计算星球表面重力加速度的大小，在地球的同一纬度处，g 随物体离地面高度的增大而减小，即g h =GM/（r+h ）2，比较得g h =（hr r +）2·g 在赤道处，物体的万有引力分解为两个分力F 向和m 2g 刚好在一条直线上，则有 F ＝F 向＋m 2g ，所以m 2g=F 一F 向＝G221r m m －m 2R ω自2因地球目转角速度很小G221r m m » m 2R ω自2,所以m 2g= G221r m m假设地球自转加快，即ω自变大，由m 2g ＝G 221rm m －m 2R ω自2知物体的重力将变小，当G221r m m =m 2R ω自2时，m 2g=0，此时地球上物体无重力，但是它要求地球自转的角速度ω自＝13Gm R ，比现在地球自转角速度要大得多. 四.天体表面重力加速度问题设天体表面重力加速度为g,天体半径为R ，由mg=2Mm G R 得g=2MG R ,由此推得两个不同天体表面重力加速度的关系为21212212g R M g R M =*五．天体质量和密度的计算原理：天体对它的卫星（或行星）的引力就是卫星绕天体做匀速圆周运动的向心力．G2rmM =m224Tπr ，由此可得：M=2324GT r π；ρ=V M=334R M π=3223R GT r π（R 为行星的半径）由上式可知，只要用实验方法测出卫星做圆周运动的半径r 及运行周期T ，就可以算出天体的质量M ．若知道行星的半径则可得行星的密度专题：人造天体的运动基础知识一、卫星的绕行角速度、周期与高度的关系（1）由()()22mMv Gmr h r h =++，得v =h ↑，v ↓ （2）由G()2h r mM+=m ω2（r+h ），得ω=()3h r GM+，∴当h ↑，ω↓（3）由G ()2h r mM+()224m r h T π=+，得T=()GM h r 324+π ∴当h ↑，T ↑ 二、三种宇宙速度：① 第一宇宙速度（环绕速度）：v 1=7.9km/s ，人造地球卫星的最小发射速度。

万有引力定律-开普勒三大定律-同步卫星

万有引力定律◆知识精要1、万有引力定律（1）内容：任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比。

（2）公式：F=G ，其中G=6.67×10-11N·m2/kg2（3）万有引力定律适用于一切物体，而该公式在中学阶段只能直接用于质点间的万有引力的计算（匀质球体或匀质球壳亦可）。

（4）万有引力是一种场力在空间只要存在有质量的物体，它就会在周围空间建立起引力场。

任何一个有质量的物体进入这个引力场，就会受到万有引力的作用，这是由于进入引力场的物体也在周围空间形成自己的引力场，并通过引力场与其它物体相互作用。

2、地球上物体重力变化的原因（1）自转的影响当物体位于纬度F处时，万有引力为F=G ，向心力为F n=mω2RcosF，则重力mg= 当物体位于赤道时，F=0°，mg=F－F n=G －mω2R；当物体位于两极时，F=90°，mg=F=G 。

可见，物体的重力产生于地球对物体的引力，但在一般情况下，重力不等于万有引力，方向不指向地心，由于地球自转的影响，从赤道到两极，物体的重力随纬度的增大而增大。

（2）地面到地心的距离R和地球密度r的影响由于地球是椭球体，质量分布也不均匀，根据F=G = ρGRmr可知，随着R和r 的变化，重力也会发生变化。

说明：由于地球自转的影响，从赤道到两极，重力变化为千分之五；地面到地心的距离R每增加一千米，重力减少不到万分之三。

所以，在近似计算中，mg≈F。

3、万有引力定律的应用（1）重力加速度g=M（2）行星绕恒星、卫星绕行星做匀速圆周运动，万有引力充当向心力，根据万有引力定律和牛顿第二定律可知：G =ma n又a n= =w2r=（）2r，则：v= ，w= ，T=2p（3）中心天体的质量M和密度r由G =m（）2r可得M= ，r=当r=R，即近地卫星绕中心天体运行时，r= 。

4、人造地球卫星（1）发射速度、宇宙速度和环绕速度发射速度（v0）是从地面将人造卫星沿切线方向送入轨道的初速度；宇宙速度（v n）是最小发射速度，如第一宇宙速度v1=7.9km/s是发射人造卫星的最小发射速度；环绕速度（v）是人造卫星在轨道上运行的线速度。

万有引力定律

万有引力定律万有引力定律是物理学中的基本定律之一，由英国科学家牛顿于17世纪提出。

它描述了物体之间的引力相互作用规律，广泛应用于天文学、力学等领域。

本文将详细介绍万有引力定律的原理、公式推导、应用以及其对人类认知宇宙的影响等相关内容。

一、定律原理万有引力定律是一项描述质点间引力相互作用的物理定律。

其原理表明，两个物体之间的引力大小与它们的质量成正比，与它们之间的距离平方成反比。

如果用F表示两物体之间的引力大小，m1和m2分别表示两物体的质量，r表示它们之间的距离，万有引力定律可表示为以下公式：F =G * ((m1 * m2) / r^2)其中，G为万有引力常数，其值为6.67430 × 10^-11 N·(m/kg)^2。

二、公式推导万有引力定律的公式由牛顿通过数学推导得出。

他首先研究了地球上物体下落的规律，提出了物体之间存在相互吸引的力。

然后，他通过实验观测行星运动轨迹的特点，得出了引力与距离平方成反比关系的结论。

牛顿使用了开普勒的行星运动定律作为基础，结合他的力学定律和数学知识，推导出了万有引力定律的公式。

根据公式推导的过程可以证明，这一定律可以适用于任何两个物体之间的引力相互作用。

三、应用万有引力定律的应用非常广泛。

首先，它可以解释天体运动规律，例如行星绕太阳的轨迹、卫星绕地球的运动等。

通过应用万有引力定律，科学家们可以准确预测和描述天体的运动。

其次，万有引力定律还用于研究地球上物体的运动和平衡。

例如，通过该定律可以解释地球上物体下落的原因，以及建筑物和桥梁的结构稳定性等。

此外，万有引力定律也被应用于航天探测和导航系统。

在航天器的轨道规划和导航定位中，必须考虑各个天体之间的引力相互作用，以保证航天器的安全和准确到位。

四、对人类认知宇宙的影响万有引力定律的发现和应用对人类认知宇宙产生了巨大影响。

它揭示了天体之间的引力相互作用规律，帮助我们更好地理解宇宙中的物体运动和相互关系。

万有引力定律

万有引力定律及其应用1. 万有引力定律○1内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比。

○2表达式：221r m m G F = ○3万有引力定律是两个具有质量的物体间的相互作用力，是宇宙中物体间的一种基本作用形式。

公式中的r 应理解为相互作用的两个物体质心间的距离；对于均匀的球体，r 是两球心间的距离；对地表附近的物体，r 是物体和地心间的距离。

G 称作引力常量：G ＝6.67×10-11N ·m 2/kg 2（不要求记住）○4适用条件： 1、严格地说，万有引力定律的公式只适用于计算质点间的相互作用。

当两个物体间的距离比物体本身大得多时，也可用于近似计算两物体间的万有引力。

2、质量均匀的球体间的相互作用，也可用于万有引力定律公式来计算，式中的r 是两个球体球心间的距离。

3、一个均匀球体与球外一个质点的万有引力也可用计算，式中的是球体球心到质点的距离。

2. 三种宇宙速度（1）第一宇宙速度（环绕速度）:v1= 7.9 km/s ,是人造地球卫星的最小发射速度.（2）第二宇宙速度（脱离速度）: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（逃逸速度）:v3= 16.7 km/s ,使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度.3万有引力定律在天体运动中的应用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:在天体表面,忽略自转的情况下有:2. 卫星的绕行速度、角速度、周期与轨道半径r 的关系r f m r Tm r m r v m r Mm G 22222)π2()π2(====ωmg R Mm G =23.体质量M、密度ρ的估算方法点拨1.分析天体运动类问题的一条主线就是F万=F向,抓住黄金代换GM= gR22.近地卫星的线速度即第一宇宙速度,是卫星绕地球做圆周运动的最大速度,也是发射卫星的最小速度.3.因卫星上物体的重力用来提供绕地球做圆周运动的向心力,所以均处于完全失重状态,与重力有关的仪器不能使用,与重力有关的实验不能进行.4.卫星变轨时,离心运动后速度变小 ,向心运动后速度变大 .5.确定天体表面重力加速度的方法有:①测重力法;②单摆法;③平抛（或竖直上抛）物体法;④近地卫星环绕法.【典型题解】类型一万有引力定律及其应用例1（2009·南京模拟）图1所示是我国的“探月工程”向月球发射一颗绕月探测卫星“嫦娥一号”的过程简图.“嫦娥一号”进入月球轨道后,在距离月球表面高为h的轨道上绕月球做匀速圆周运动.（1）若已知月球半径为R 月,月球表面的重力加速度为g 月,则“嫦娥一号”环绕月球运行的周期为多少?（2）若已知R 月= R 地/4,g 月= g 地/6,则近月卫星的运行速度约为近地卫星运行速度的多少倍？解析（1）设“嫦娥一号”环绕月球运行的周期是T,根据牛顿第二定律得（2）对于靠近天体表面的行星或卫星有类型二中心天体质量、密度的计算例2 把地球绕太阳公转看作匀速率圆周运动，轨道平均半径约为1.5×108 km,已知万有引力常量G=6.67×10-11 N ·m2/kg2,则可估算出太阳的质量大约是多少?（结果取一位有效数字）解析题干给出地球轨道半径r=1.5×108 km,虽没直接给出地球运转周期数值，但日常知识告诉我们：地球绕太阳公转一周为365天，周期T=365×24×3 600 s=3.2×107 s.万有引力提供向心力 ,故太阳质量r Tm r Mm G 22)π2(例3美国“勇气”号火星车在火星表面成功登陆，登陆时间选择在6万年来火星距地球最近的一次，火星与地球之间的距离仅有5 580万千米，火星车在登陆前绕火星做圆周运动，距火星表面高度为H，火星半径为R，绕行N圈的时间为t.求：（1）若地球、火星绕太阳公转为匀速圆周运动，其周期分别为T地、T火，试比较它的大小；（2）求火星的平均密度（用R、H、N、t、万有引力常量G表示）；（3）火星车登陆后不断地向地球发送所拍摄的照片，地球上接收到的第一张照片大约是火星车多少秒前拍摄的.解析（1）设环绕天体质量为m,中心天体质量为M，类型三卫星变轨问题例3 （2009·山东卷·18）2008年9月25日至28日,我国成功实施了“神舟”七号载人航天飞行并实现了航天员首次出舱.飞船先沿椭圆轨道飞行，后在远地点343千米处点火加速，由椭圆轨道变成高度为343千米的圆轨道，在此圆轨道上飞船运行周期约为90分钟.下列判断正确的是（）A.飞船变轨前后的机械能相等B.飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都处于失重状态C.飞船在此圆轨道上运动的角速度大于同步卫星运动的角速度D.飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿圆轨道运动的加速度解析由于变轨过程中需点火加速，所以变轨后飞船的机械能增大，选项A错误；宇航员出舱前后均与飞船一起做匀速圆周运动，万有引力提供了做圆周运动的向心力，因此出舱前后航天员都处于失重状态，选项B正确；飞船在圆轨道上运行的周期为90分钟，而同步卫星的周期为24小时，所以飞船在圆轨道上运动的角速度大于同步卫星的角速度，选项C 正确.只要在同一点受到的万有引力相同，由牛顿第二定律得a=,即加速度相同，选项D 错误.答案 BC例4“嫦娥一号”探月卫星发动机关闭，轨道控制结束，卫星进入地月转移轨道.图2中MN 之间的一段曲线表示转移轨道的一部分，P 是轨道上的一点，直线AB 过P 点且和两边轨道相切.下列说法中正确的是（BCD ）A.卫星在此段轨道上，动能一直减小B.卫星经过P 点时动能最小C.卫星经过P 点时速度方向由P 向BD.卫星经过P 点时加速度为零解题归纳卫星的变轨问题应结合离心运动和向心运动去分析，因为变轨的过程中不满足稳定运行的条件F 向=F 万，而是在原轨道上因为速度减小做向心运动而下降，速度增大做离心运动而升高，但是一旦变轨成功后又要稳定运行，这时又满足F 向=F 万，进而按规律分析即可，在这里要注意，因为原轨道上的速度减小做向心运动轨道降低了，但是降低后在低轨道运行的速度要比原高轨道的速度大.（2009·上海十校联考）2008年9月25日我国成功发射了“神舟七号”飞船，关于“神舟七号”飞船的运动，下列说法中正确的是（CD ）A.点火后飞船开始做直线运动时，如果认为火箭所受的空气阻力不随速度变化，同时认为推力F （向后喷气获得）和重力加速度g 不变，则火箭做匀加速直线运动B.入轨后，飞船内的航天员处于平衡状态C.入轨后，飞船内的航天员仍受到地球的引力作用，但该引力小于航天员在地面时受到的地球对他的引力D.返回地面将要着陆时，返回舱会开启反推火箭，这个阶段航天员处于超重状态类型四万有引力与航天科技例4（2009·天津卷·12）2008年12月，天文学家们通过观测的数据确认了银河系中央的黑洞“人马座A ”的质量与太阳质量的倍数关系.研究发现，有一星体S2绕人马座A 做椭圆运动，其轨道半长轴为9.50×102天文单位（地球公转轨道的半径为一个天文单位），人马座A 就处在该椭圆的一个焦点上.观测得到S2星的运动周期为15.2年.（1）若将S2星的运动轨道视为半径r=9.50×102天文单位的圆轨道，试估算人马座A 的质量MA 是太阳质量MS 的多少倍（结果保留一位有效数字）；（2）黑洞的第二宇宙速度极大，处于黑洞表面的粒子即使以光速运动，其具有的动能也不足以克服黑洞对它的引力束缚.由于引力的作用，黑洞表面处质量为22rGM mr GMmm 的粒子具有的势能为Ep=- （设粒子在离黑洞无限远处的势能为零），式中M 、R 分别表示黑洞的质量和半径.已知引力常量G=6.7×10-11N ·m2/kg2，光速c=3.0×108 m/s ，太阳质量MS=2.0×1030 kg ，太阳半径RS=7.0×108 m ，不考虑相对论效应，利用上问结果，在经典力学范围内求人马座A 的半径RA 与太阳半径RS 之比应小于多少（结果按四舍五入保留整数）.解析（1）S2星绕人马座A 做圆周运动的向心力由人马座A 对S2星的万有引力提供，设S2星的质量为mS2，角速度为ω，周期为T ，则rE=1天文单位 ⑤代入数据可得 =4×106 ⑥（2）引力对粒子作用不到的地方即为无限远，此时粒子的势能为零，“处于黑洞表面的粒子即使以光速运动，其具有的动能也不足以克服黑洞对它的引力束缚”，说明了黑洞表面处以光速运动的粒子在远离黑洞的过程中克服引力做功，粒子在到达无限远之前，其动能便减小为零，此时势能仍为负值，则其能量总和小于零.根据能量守恒定律，粒子在黑洞表面处的能量也小于零，则有例5（2009·四川卷·15）据报道，2009年4月29 日，美国亚利桑那州一天文观测机构发现一颗与太阳系其他行星逆向运行的小行星，代号为2009HC82.该小行星绕太阳一周的时间为3.39年，直径2~3千米，其轨道平面与地球轨道平面呈 155°的倾斜.假定该小行星与地球均以太阳为中心做匀速圆周运动，则小行星和地球绕太阳运动的速度大小的比值为（）22r m M G S A备考作业1.（2009·安徽卷·15）2009年2月11日，俄罗斯的“宇宙—2251”卫星和美国的“铱—33”卫星在西伯利亚上空约805 km处发生碰撞.这是历史上首次发生的完整在轨卫星碰撞事件.碰撞过程中产生的大量碎片可能会影响太空环境.假定有甲、乙两块碎片，绕地球运动的轨道都是圆，甲的运行速率比乙的大，则下列说法中正确的是（）A.甲的运行周期一定比乙的长B.甲距地面的高度一定比乙的高C.甲的向心力一定比乙的小D.甲的加速度一定比乙的大解析根据万有引力提供向心力有由于v甲>v乙，所以甲离地面的高度小于乙离地面的高度，甲的周期小于乙的周期，甲的向心加速度比乙的大.由于甲、乙质量未知，所受向心力大小无法判断.综上所述正确选项为D项.2.（2009·上海市高三物理质量抽查卷）某探月卫星经过多次变轨，最后成为一颗月球卫星.设该卫星的轨道为圆形，且贴近月球表面，则该近月卫星的运行速度率约为（已知月球的质量约为地球质量的1/81,月球半径约为地球半径的1/4，近地地球卫星的速率为7.9 km/s）（）A.1.8 km/sB.0.4 km/sC.11 km/sD.36 km/s3.（2009·徐州三检）卫星甲、乙、丙在如图4所示的三个椭圆轨道上绕地球运行，卫星甲与卫星乙的运行轨道在P点相切.不计大气阻力，以下说法正确的是（）A.卫星甲运行时的周期最大B.卫星乙运行时的机械能最大C.卫星丙的加速度始终大于卫星乙的加速度D.卫星甲、乙分别经过P点时的速度相等4.（2009·苏锡常镇学情调查二）我国发射的“亚洲一号”地球同步通信卫星的质量为1.24 t,在某一确定的轨道上运行.下列说法正确的是（）A.“亚洲一号”卫星定点在北京正上方太空，所以我国可以利用它进行电视转播B.“亚洲一号”卫星的轨道平面一定与赤道平面重合C.若要发射一颗质量为2.48 t的地球同步通信卫星，则该卫星的轨道半径将比“亚洲一号”卫星轨道半径小D.若要发射一颗质量为2.48 t的地球同步通信卫星，则该卫星的轨道半径和“亚洲一号”卫星轨道半径一样大解析同步卫星一定在赤道上方，周期24 h，且高度一定，所以本题应选择B、D.答案 BD5.（2009·长春调研）如图5所示，从地球表面发射一颗卫星，先让其进入椭圆轨道Ⅰ运动，A、B分别为椭圆轨道的近地点和远地点，卫星在远地点B变轨后沿圆轨道Ⅱ运动，下列说法中正确的是（）A.卫星沿轨道Ⅱ运动的周期大于沿轨道Ⅰ运动的周期B.卫星在轨道Ⅱ上C点的速度大于在轨道Ⅰ上A点的速度C.卫星在轨道Ⅱ上的机械能大于在轨道Ⅰ上的机械能D.卫星在轨道Ⅱ上C点的加速度大于在轨道Ⅰ上A点的加速度6.（2009·苏北四市联考）为纪念伽利略将望远镜用于天文观测400周年，2009年被定为以“探索我的宇宙”为主题的国际天文年.我国发射的“嫦娥一号”卫星绕月球经过一年多的运行，完成了既定任务，于2009年3月1日16时13分成功撞月.如图6为“嫦娥一号”卫星撞月的模拟图，卫星在控制点1开始进入撞月轨道.假设卫星绕月球作圆周运动的轨道半径为R ，周期为T ，引力常量为G.根据题中信息，以下说法正确的是（）A.可以求出月球的质量B.可以求出月球对“嫦娥一号”卫星的引力C.“嫦娥一号”卫星在控制点1处应减速D.“嫦娥一号”在地面的发射速度大于11.2 km/s7.（2009·天津模拟）2007年10月24日18时29分,图7星箭成功分离之后,“嫦娥一号”卫星进入半径为205 km 的圆轨道上绕地球做圆周运动,卫星在这个轨道上“奔跑”一圈半后,于25日下午进行第一次变轨,变轨后,卫星轨道半径将抬高到离地球约600 km 的地方,如图7所示.已知地球半径为R,表面重力加速度为g,质量为m 的“嫦娥一号”卫星在地球上空的万有引力势能为Ep=（以无穷远处引力势能为零）,r 表示物体到地心的距离.（1）质量为m 的“嫦娥一号”卫星以速率v 在某一圆轨道上绕地球做圆周运动,求此时卫星距地球地面高度h1.（2）要使“嫦娥一号”卫星上升,从离地面高度h1再增加h的轨道上做匀速圆周运动,卫星发动机至少要做多少功?rm gR28.（2009·上海卢湾区）牛顿在1684年提出这样一些理论：当被水平抛出物体的速度达到一定数值v1时，它会沿着一个圆形轨道围绕地球飞行而不落地，这个速度称为环绕速度；当抛射的速度增大到另一个临界值v2时，物体的运动轨道将成为抛物线，它将飞离地球的引力范围，这里的v2我们称其为逃离速度，对地球来讲逃离速度为11.2 km/s.法国数学家兼天文学家拉普拉斯于1796年曾预言：“一个密度如地球而直径约为太阳250倍的发光恒星，由于其引力作用，将不允许任何物体（包括光）离开它.由于这个原因，宇宙中有些天体不会被我们看见.”这种奇怪的天体也就是爱因斯坦在广义相对论中预言的“黑洞（black hole）”.已知对任何密度均匀的球形天体，v2恒为v1的2倍，万有引力恒量为G，地球的半径约为6 400 km,太阳半径为地球半径的109倍，光速c=3.0×108 m/s.请根据牛顿理论求：（1）求质量为M，半径为R的星体逃离速度v2的大小；（2）如果有一黑洞，其质量为地球的10倍，则其半径满足什么条件？（3）若宇宙中一颗发光恒星，直径为太阳的248倍，密度和地球相同，试通过计算分析，该恒星能否被我们看见.。

万有引力知识点

万有引力知识点万有引力知识点概述1. 万有引力定律的定义万有引力定律是指在宇宙中，任何两个具有质量的物体都会相互吸引。

这种吸引力的大小与两个物体的质量成正比，与它们之间距离的平方成反比。

2. 万有引力公式艾萨克·牛顿在1687年发表的《自然哲学的数学原理》中首次提出了万有引力定律的数学表达式：\[ F = G \frac{{m_1 m_2}}{{r^2}} \]其中，$ F $ 表示两物体之间的引力，$ G $ 是万有引力常数，$ m_1 $ 和 $ m_2 $ 分别是两物体的质量，$ r $ 是它们之间的距离。

3. 万有引力常数万有引力常数 $ G $ 是一个物理常数，用于描述质量之间的引力大小。

其值约为 $ 6.674 \times 10^{-11} \,\text{Nm}^2/\text{kg}^2 $。

4. 引力与质量的关系万有引力的大小直接取决于两个物体的质量。

质量越大，引力越强。

这也是为什么像地球和太阳这样的大型天体能够对周围的物体产生显著的引力作用。

5. 引力与距离的关系万有引力的强度与物体间距离的平方成反比。

这意味着，当两个物体之间的距离增加时，它们之间的引力会显著减弱。

6. 引力在天体物理学中的应用万有引力是天体物理学的基础，它解释了行星围绕恒星的运动、卫星围绕行星的轨道运动、以及星系内部和星系之间的相互作用。

7. 引力对航天的影响在航天领域，万有引力对于设计和执行太空任务至关重要。

它影响着火箭的发射、卫星的轨道设计以及太空探测器的行进路径。

8. 引力透镜效应由于光在通过强引力场时会发生弯曲，天文学家可以利用这一现象来观察遥远的星系和宇宙的结构。

这种现象被称为引力透镜效应。

9. 引力波当质量较大的物体，如黑洞或中子星合并时，会产生剧烈的引力变化，这些变化以波的形式传播开来，称为引力波。

引力波的直接探测为研究宇宙提供了全新的视角。

10. 万有引力与相对论爱因斯坦的广义相对论提出了一个与牛顿万有引力不同的引力概念，即引力是由物体对周围时空结构的曲率造成的。