重力与万有引力的关系及赤道物体自转与卫星的区别
重力与万有引力的关系
r F 向
m
M
F引 θ
G R
ω
其中F引＝G 重力G=mg.
Mm 2, ，而向心力 F ＝ mrω n R2
(1)当物体在赤道上时，万有引力 F 、重力 G、 向心力 F ′三力同向，此时 F ′达到最大值 F ′max＝mR ω2，重力达到最小值： Mm Gmin＝F －F ′＝G 2 －mR ω2. R (2)当物体在两极时， F ′＝0，F ＝G ，此时重 力等于万有引力，重力达到最大值，此最大值 Mm 为 Gmax＝G 2 . R
地球的质量怎样称量?
“称量地球的质量”
物体在天体(如地球)表面时受到的
重力近似等于万有引力
Mm mg G 2 R
gR M G
2
练习1
设地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，地球半径R =6.4×106m，引力常量G=6.67×10-11 Nm2/kg2， 试估算地球的质量。
2 6 2 gR 9.8(6.410 ) M 61024 kg 11 G 6.6710
等于重力。
2、地球上空（不受自转影响）
F引=G
3.环绕地球的物体
F引=G=mv2/r
当物体在距地面一定高度绕地心做匀速圆周 运动时，地球自转对物体做圆周运动无影响， 且此时地球对物体的万有引力就等于物体重力， 引力提供物体做圆周运动的向心力，所以三者 相等。
“称量地球的质量”
卡文迪许
被称为能称出地球质量的人
练习1
设地球表面的重力加速度为g0,物体在距离地心 4R(R
是地球半径 )处 ，由于地球的作用产生的加速度为 g,则 g/g0为D ( A.1 )
在赤道时万有引力与重力的关系
在赤道时万有引力与重力的关系赤道是地球上纬度为0°的地带，位于北半球和南半球的分界线上。
在这个区域内，万有引力和重力之间存在着密切的关系。
我们需要了解什么是万有引力和重力。
万有引力是由于物体之间的引力相互作用而产生的。
根据牛顿的万有引力定律，任何两个物体之间都存在着引力，且这个引力与两个物体的质量成正比，与两个物体之间的距离的平方成反比。
重力是地球对物体施加的引力，它是由于地球质量巨大而产生的。
重力是向下的，它使物体具有向下的趋势。
在赤道上，地球的自转速度最大，地球的形状呈现出稍微扁平的椭圆形。
这种扁平的形状会对重力产生一定的影响。
由于地球在赤道上的自转速度最大，相对于地球的自转而言，在赤道上的物体会受到更大的离心力作用。
离心力使得物体远离地球的中心，而重力使得物体朝向地球的中心。
这两者之间形成了一种平衡状态。
由于地球形状的扁平，赤道上的物体离地球中心的距离要比极地上的物体近。
根据牛顿的万有引力定律，两个物体之间的引力与它们之间的距离的平方成反比。
因此，在赤道上的物体受到的引力相对较大，而在极地上的物体受到的引力相对较小。
赤道上的物体既受到了万有引力的作用，也受到了重力的作用。
万有引力使物体朝向地球的中心靠拢，而重力使物体朝向地球的表面下落。
赤道上的物体由于离心力的作用，会受到更大的引力，因此它们会更加倾向于靠近地球的中心。
最后需要注意的是，地球的形状、自转速度以及物体所处的纬度都会对万有引力和重力产生影响。
除了赤道上的物体，其他纬度上的物体受到的引力和重力也会有所不同。
这个问题涉及到复杂的地球物理学和引力场理论，需要更深入的研究才能得到全面的解答。
在赤道上，万有引力和重力之间存在着紧密的联系。
地球的形状和自转速度使赤道上的物体受到更大的引力，而其他纬度上的物体受到的引力则有所不同。
了解万有引力和重力之间的关系有助于我们更好地理解地球的物理特性，对于地球科学和天体物理学的研究也具有重要的意义。
例析赤道上随地球自转的物体和近地卫星的区别
．
赤 道上 随地 球 自转 物 体线 速度 一Ｒ 一Ｒ 一 ４ ６ ５ １ Ｔ Ｉ ・ Ｓ ＿ 。 ， 近地 卫星 的线 速度 也 叫第 一 宇 宙速 度 ， 其
Ｆ 一ｍｇ （ ｍ。 、 ｍ 分 别 为地 球 和物 体 的质 量 ， Ｒ 为
向心力 大约 是 ９ ． ８ Ｎ． 所 以二 者是 有 区别 的 ， 因此 赤道 上 随地 球 自转 的物体 不 能 当作 近地卫 星 ． 例 １ （ ２ ０ １ ４年 全 国卷 ）假 设 地 球 可 视 为 质量 均
■■
Ｃ １ ／ ｖ ２ 一Ｒ ／ ｒ ；
设 地球 的质 量 为 ｍ。 ， 同步卫 星 的质 量 为 ｍ ，
列 关 系 中正确 的有 （
Ａ 口 １ ／ ａ ２ 一ｒ ／ Ｒ；
到 的万有 引 力数 值 近似 相等 ， 而 向心 力 的 数 值 相差 很 多， 如 质量 １ ｋ ｇ的 物体在 赤 道上 随地 球 自转所 需 向心 力 只有 ０ ． ０ ３ ４ Ｎ， 但质 量 １ ｋ ｇ的物 体视 作 近地 卫 星时
躲析
地 球赤 道上 的 物体 的质量 为 ｍ２ ， 近地卫 星 的
质量 为 。 ， 赤 道 上 的 物 体 随 地 球 自转 的 角 速度 与 地
球 同步卫 星 的角速 度相 同． 根 据 向心 加 速 度 和角 速 度 的关 系 ， 有 ｎ 一∞ ｒ ， ｎ ｚ 一∞ ２ Ｒ， 因ｃ Ｕ 一∞ ｚ ， 故 一 Ｒ ， 则 Ａ 正确 ； 由万有 引力 定 律有 Ｇ 一ｍ ， 为
赤 道上 随地 球 自转 的物 体 周 期 Ｔ－ －２ ４ ｈ ， 近地 卫
星周 期 Ｔ ≈８ ５ ｍｉ ｎ ．
第七章万有引力与宇宙航行【思维导图+考点通关】(解析版)
第七章万有引力与宇宙航行一、思维导图二、考点通关考点1行星的运动开普勒第一定律(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否定了行星圆形轨道的说法，建立了正确的轨道理论，给出了太阳准确的位置 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的面积相等描述了行星在其轨道上运行时，线速度的大小不断变化。
解决了行星绕太阳运动的速度大小问题 开普勒第三定律(周期定律)所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等⎝⎛⎭⎫a 3T 2＝k表明了行星公转周期与轨道半长轴间的关系，椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越长；反之，其公转周期越短2．行星运动的近似处理实际上，行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中我们可按圆轨道处理。
这样就可以说：(1)行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心。
(2)对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度(或线速度)大小不变，即行星做匀速圆周运动。
(3)所有行星轨道半径r 的三次方跟它的公转周期T 的二次方的比值都相等，即r 3T 2＝k 。
注：处理行星绕太阳(恒星)的运动问题时，根据题意判断行星轨道是需要按椭圆轨道处理，还是按圆轨道处理，当题中说法是轨道半径时，则可按圆轨道处理。
【典例1】“墨子号”是由中国自主研制的世界上第一颗空间量子科学实验卫星，标志着中国在量子通信技术方面走在了世界前列；其运行轨道为如图所示的绕地球E 运动的椭圆轨道，地球E 位于椭圆的一个焦点上。
轨道上标记了墨子卫星经过相等时间间隔⎝⎛⎭⎫Δt ＝T 14，T 为轨道周期的位置。
则下列说法正确的是( )A ．面积S 1>S 2B．卫星在轨道A点的速度小于其在B点的速度C．T2＝Ca3，其中C为常数，a为椭圆半长轴D．T2＝C′b3，其中C′为常数，b为椭圆半短轴【答案】C【解析】根据开普勒第二定律可知，卫星与地球的连线在相同时间内扫过的面积相等，故面积S1＝S2，A错误；根据开普勒第二定律，卫星在A点、B点经过很短的时间Δt，卫星与地球连线扫过的面积S A＝S B，由于时间Δt很短，则这两个图形均可看作扇形，则12v AΔt·r A＝12v BΔt·r B，且知r A<r B，则v A>v B，B错误；根据开普勒第三定律：所有行星轨道半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等，即a3T2＝k，整理可得T2＝1k a3＝Ca3，其中C＝1k，为常数，a为椭圆半长轴，故C正确，D错误。
从重力与万有引力的关系谈“赤道上的物体失重吗？”
从重力与万有引力的关系谈“赤道上的物体失重吗？”作者：吕平来源：《物理教学探讨》2018年第08期摘要：某些学习材料上说赤道上的物体失重，常见网上的讨论对此问题也没有确切的定论。
笔者根据多年的教学经验，查阅权威资料，意图给学习者一个明确的结论。
本文通过解释重力与万有引力的关系，介绍高中及大学教材中对超重、失重现象的定义，揭示“赤道上的物体失重”这种说法是错误的。
究其错误的原因，是对重力和超重、失重的概念认识不清。
望本文对仍对此问题存在争议的广大师生有所帮助。
关键词：重力；万有引力；赤道；失重中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2018）8-0061-2最近在一本同步练习材料上看到了这样一种说法：“地球在不停地自转，除两极之外，地球上的物体由于绕地轴做匀速圆周运动，都处于失重状态，且赤道上的物体失重最多。
”并且在设定一些物理量之后，依据牛顿第二定律和圆周运动规律给出了理论推导如下：设地球为匀质球体，半径为R，表面的重力加速度g=，并不随地球自转变化。
（1）物体在赤道上的视重等于地球的引力与物体随地球自转所需的向心力之差。
对地球上的物体受力分析，由牛顿第二定律mg-FN=mω2R所以，物体在赤道上的视重FN=mg-mω2R（2）物体在赤道上失去的重力等于物体绕地轴转动所需的向心力。
物体在赤道上失去的重力，即视重的减少量F=mg-FN=mω2R（3）物体在赤道上完全失重的条件。
这与笔者往日所学所讲迥然不同，心中疑惑。
查阅网上资料，发现好多人在各种网站中提出此问，但下面的回答莫衷一是。
于是，笔者查阅了初中教材、高中教材和教师用书及大学教材，旨在给出一个正确的说法。
下面的分析中将上面的内容简称为“材料”。
1 重力与万有引力的关系高中教材和初中教材中说“由于地球吸引而使物体受到的力叫做重力”[1-2]，并特意在注解中说明“受地球自转的微小影响，物體所受的重力与地球对它的引力稍有不同，而且同一物体在地球上不同纬度的地方所受的重力也稍有不同”[1]。
高考物理(热点+题型全突破)专题5.3 三种特殊的卫星及卫星的变轨问题、天体的追击相遇问题(含解析)
专题5.3 三种特殊的卫星及卫星的变轨问题、天体的追击相遇问题一、近地卫星、赤道上物体及同步卫星的运行问题1．近地卫星、同步卫星、赤道上的物体的比较比较内容赤道表面的物体近地卫星同步卫星向心力来源万有引力的分力万有引力向心力方向指向地心重力与万有引力的关系重力略小于万有引力重力等于万有引力线速度v1＝ω1R v2＝GMRv3＝ω3(R＋h)＝GMR＋hv1＜v3＜v2(v2为第一宇宙速度)角速度ω1＝ω自ω2＝GMR3ω3＝ω自＝GMR＋h3ω1＝ω3＜ω2向心加速度a1＝ω21R a2＝ω22R＝GMR2a3＝ω23(R＋h) ＝GMR＋h2a1＜a3＜a22．天体半径R与卫星轨道半径r的比较卫星的轨道半径r是指卫星绕天体做匀速圆周运动的半径，与天体半径R的关系为r＝R＋h(h为卫星距离天体表面的高度)，当卫星贴近天体表面运动(h≈0)时，可认为两者相等。
【示例1】(多选)如图，地球赤道上的山丘e、近地资源卫星p和同步通信卫星q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动。
设e、p、q的圆周运动速率分别为v1、v2、v3，向心加速度分别为a1、a2、a3，则( )A．v1＞v2＞v3B．v1＜v3＜v2C．a1＞a2＞a3D．a1＜a3＜a2【答案】BD【解析】由题意可知：山丘与同步卫星角速度、周期相同，由v＝ωr，a＝ω2r可知v1＜v3、a1＜a3；对同步卫星和近地资源卫星来说，满足v ＝GM r 、a ＝GMr2，可知v 3＜v 2、a 3＜a 2。
故选项B 、D 正确。
【示例2】(多选)同步卫星离地心距离为r ，运行速率为v 1，加速度为a 1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a 2，第一宇宙速度为v 2，地球的半径为R ，则下列比值正确的是( )A.a 1a 2＝rRB.a 1a 2＝r 2R2 C.v 1v 2＝r R D.v 1v 2＝R r【答案】： AD【示例3】(2016·四川理综·3)国务院批复，自2016年起将4月24日设立为“中国航天日”.1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440 km ，远地点高度约为2 060 km ；1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35 786 km 的地球同步轨道上.设东方红一号在远地点的加速度为a 1，东方红二号的加速度为a 2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a 3，则a 1、a 2、a 3的大小关系为( ) A.a 2＞a 1＞a 3 B.a 3＞a 2＞a 1 C.a 3＞a 1＞a 2 D.a 1＞a 2＞a 3【答案】 D【解析】 由于东方红二号卫星是同步卫星，则其角速度和赤道上的物体角速度相等，根据a ＝ω2r ，r 2>r 3，则a 2>a 3；由万有引力定律和牛顿第二定律得，G Mmr2＝ma ，由题目中数据可以得出，r 1<r 2，则a 2<a 1；综合以上分析有，a 1>a 2>a 3，选项D 正确.【示例4】．有a 、b 、c 、d 四颗地球卫星，a 在地球赤道上未发射，b 在地面附近近地轨道上正常运动，c 是地球同步卫星，d 是高空探测卫星，各卫星排列位置如图，则有( )A ．a 的向心力由重力提供B ．c 在4 h 内转过的圆心角是π6C ．b 在相同时间内转过的弧长最长D ．d 的运动周期有可能是20 h 【答案】 C二、 卫星的变轨问题 1．三种情境2．变轨问题的三点注意(1)航天器变轨时半径的变化，根据万有引力和所需向心力的大小关系判断；稳定在新轨道上的运行速度变化由v ＝GMr判断。
必修二万有引力与航天知识点总结完整版
第六章 万有引力与航天知识点总结一. 万有引力定律：①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： 其中G =6. 67×10－11N ·m 2/kg 2 ②适用条件（Ⅰ）可看成质点的两物体间，r 为两个物体质心间的距离。
（Ⅱ）质量分布均匀的两球体间，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，一般情况下，可认为重力和万有引力相等。
忽略地球自转可得： 二. 重力和地球的万有引力： 1. 地球对其表面物体的万有引力产生两个效果：（1）物体随地球自转的向心力：F 向=m ·R ·（2π/T 0）2，很小。
由于纬度的变化，物体做圆周运动的向心力不断变化，因而表面物体的重力随纬度的变化而变化。
（2）重力约等于万有引力：在赤道处：mg F F +=向，所以R m RGMm F F mg 22自向ω-=-=，因地球自转角速度很小，R m RGMm 22自ω>>，所以2R GM g =。
地球表面的物体所受到的向心力f 的大小不超过重力的0. 35%，因此在计算中可以认为万有引力和重力大小相等。
如果有些星球的自转角速度非常大，那么万有引力的向心力分力就会很大，重力就相应减小，就不能再认为重力等于万有引力了。
如果星球自转速度相当大，使得在它赤道上的物体所受的万有引力恰好等于该物体随星球自转所需要的向心力，那么这个星球就处于自行崩溃的临界状态了。
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21)('h R Gm g +=。
强调：g =G ·M /R 2不仅适用于地球表面，还适用于其它星球表面。
2. 绕地球运动的物体所受地球的万有引力充当圆周运动的向心力，万有引力、向心力、重力三力合一。
即：G ·M ·m /R 2=m ·a 向=mg ∴g =a 向=G ·M /R 2122m m F Gr =2R Mm Gmg =一、人类认识天体运动的历史1、“地心说”的容及代表人物： 托勒密 （欧多克斯、亚里士多德）2、“日心说”的容及代表人物： 哥白尼 （布鲁诺被烧死、伽利略）二、开普勒行星运动定律的容推论：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环绕星体才可以列比例，太阳系： 333222===......a a a T T T 水火地地水火a---半长轴或半径，T---公转周期 三、万有引力定律1、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。
(完整word)高三一轮专题复习：天体运动知识点归类解析,推荐文档
天体运动知识点归类解析【问题一】行星运动简史 1、两种学说（1）地心说:地球是宇宙的中心，而且是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动。
支持者托勒密。
（2）.日心说：太阳是宇宙的中心，而且是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动。
（3）.两种学说的局限性都把天体的运动看的很神圣，认为天体的运动必然是最完美，最和谐的圆周运动，而和丹麦天文学家第谷的观测数据不符。
2、开普勒三大定律开普勒1596年出版《宇宙的神秘》一书受到第谷的赏识，应邀到布拉格附近的天文台做研究工作。
1600年，到布拉格成为第谷的助手。
次年第谷去世，开普勒成为第谷事业的继承人。
第谷去世后开普勒用很长时间对第谷遗留下来的观测资料进行了整理与分析他在分析火星的公转时发现，无论用哥白尼还是托勒密或是第谷的计算方法得到的结果都与第谷的观测数据不吻合。
他坚信观测的结果，于是他想到火星可能不是按照人们认为的匀速圆周运动他改用不同现状的几何曲线来表示火星的运动轨迹，终于发现了火星绕太阳沿椭圆轨道运行的事实。
并将老师第谷的数据结果归纳出三条著名定律。
第一定律：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。
第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等。
如图某行星沿椭圆轨道运行，远日点离太阳的距离为a ，近日点离太阳的距离为b ，过远日点时行星的速率为a v ，过近日点时的速率为b v由开普勒第二定律，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积，取足够短的时间t ∆，则有：t bv t av b a ∆=∆2121①所以bav v a b = ② ②式得出一个推论：行星运动的速率与它距离成反比，也就是我们熟知的近日点快远日点慢的结论。
②式也当之无愧的作为第二定律的数学表达式。
第三定律：所有行星的轨道半长轴的三次方跟它的公转周期平方的比值都相等。
用a 表示半长轴，T 表示周期，第三定律的数学表达式为k T a =23，k 与中心天体的质量有关即k 是中心天体质量的函数)(23M k T a =①。
赤道上物体-近地卫星-同步卫星运动物理量一览表
赤道上物体-近地卫星-同步卫星运动物理量一览表同步卫星近地卫星赤道上的物体向心力的来源万有引力万有引力(近似等于重力) 万有引力与支持力的合力
2Mm4,由 F,G,m(R，h),22(R，h)T
轨道半径r 6 3km R=6.4X10 r,R,6.4，10km222MTgRT4(km) 3 h,G,,R,3.6，
10km22,,44
r=h+R=36000+6.4?36006.4km
22Mm4,Mm4, F,G,m(R，h),0.19m F,G,9.8m向心力F(N) 由
F,mR,0.034m2222(R，h)TRT
2R,3(是地球T,,508，10s,85分钟运转周期T 24小时 24小时 v
卫星最小的环绕周期)
232R2，，6.4，10Mmv,,,2(R，h) 由F,G,m,mgv,,,0.465km/s2v,rT24，3600RT 线速度大小65,2(6.3，10，3.6，10)(km/s) , 3 ,v,gr,7.9，10km/s24，3600 ,3.1km/s
(此速度是地球卫星最大的环绕速度)
222,,,角速度 ,5,3,5 ,,7.27，10rad/s,,1.23，10rad/s,,7.27，
10rad/s,,,TTT
M加速度 222M4, a,G,g,9.8m/s4,222 a,G,(R，h),0.19m/s a,R,0.034m/sR222 (R，h)TT
特点有固定轨道平面，固定高度，和固定的周期运动速度最快周期最短是
一个周期为24h半径为R的圆周运动的物体应用气象卫星神州系列飞船物体本身
重要参数
32地球自转参数T=24h,24X3600s, 地球半径R,6.4X10km, g=9.8m/s。
万有引力与重力的关系
万有引力与重力的关系彭程（湖南师范大学附属实验中学1312班，湖南长沙410012）摘要：“万有引力定律及其应用”是中学物理的主干知识点，可是中学生往往对万有引力与重力关系中的一些问题感到困惑。
本文采用中学物理和大学物理知识，即在惯性参考系和非惯性参考系中对万有引力与重力关系做了仔细分析和深入讨论。
把地球当作惯性参考系时，重力为万有引力的分力，向心力只占万有引力的很小一部分。
重力和重力加速度随纬度的升高而增加，在南北两极最大，在赤道上最小。
重力的竖直方向随纬度的变化而变化，它不是垂直于与地面相切平面的方向。
地球在自转，是一个非惯性参考系，在非惯性参考系中，万有引力为重力的分力，在两种参考系中分析出的重力不变。
关键词：万有引力；重力；竖直方向；惯性参考系；非惯性参考系中图分类号：G633.7文献标志码：A文章编号：1674-9324（2015）50-0190-02近几年全国新课标高考物理考试大纲中明确列出“万有引力定律及其应用”内容属于Ⅱ类，即属于应理解其确切含义及与其他知识的联系，能够进行叙述和解释，并能在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中运用的内容，换言之“万有引力定律及其应用”是主干知识点，与航天、天体运行等问题有紧密联系，是几乎每年必考的内容。
可是中学生在学习过程中经常在如下问题上感到困惑：（1）万有引力和重力是否是同一个力？它们的大小、方向到底有何关系？重力的方向是竖直向下，竖直向下就是重力的方向，这就陷入了一个死循环，那竖直向下到底是个什么方向？（2）南北极，赤道上物体重力沿什么方向？（3）为什么说重力是万有引力的一个分力，而老师有时又说万有引力是重力的分力？关于这些问题，目前中学物理教材上的解释过于笼统，欲言又止，似乎在回避某些问题，导致学生们总是在这些问题上认识模糊、似懂非懂。
为了解决上述问题，下面在惯性参考系和非惯性参考系中分别讨论，彻底弄清万有引力与重力的关系。
一、高中物理中万有引力与重力的关系高中物理中把自转的地球当作惯性参考系，采用牛顿运动定律研究物体的运动，地球上物体和地球之间的相互作用力就是万有引力。
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 =⇒=。
(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 =⇒=。
高中物理 第六章 万有引力与航天 7 同步卫星、近地卫星、赤道物体的异同点分析学案 新人教版必修2
同步卫星、近地卫星、赤道物体的异同点分析一、区别和联系二、求解此类题的关键1. 在求解“同步卫星”与“赤道上的物体”的向心加速度的比例关系时应依据二者角速度相同的特点，运用公式a ＝ω2r 而不能运用公式a ＝2rGM。
2. 在求解“同步卫星”与“赤道上的物体”的线速度比例关系时，仍要依据二者角速度相同的特点，运用公式v ＝ωr 而不能运用公式GMv r=。
3. 在求解“同步卫星”运行速度与第一宇宙速度的比例关系时，因都是由万有引力提供的向心力，故要运用公式GMv r=，而不能运用公式v ＝ωr 或v ＝gr 。
例题1 （广东高考）已知地球质量为M ，半径为R ，自转周期为T ，地球同步卫星质量为m ，引力常量为G 。
有关同步卫星，下列表述正确的是（ ）A. 卫星距地面的高度为2324GMTπB. 卫星的运行速度小于第一宇宙速度C. 卫星运行时受到的向心力大小为2MmGR D. 卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度思路分析：天体运动的基本原理为万有引力提供向心力，地球的引力使卫星绕地球做匀速圆周运动，即F 引＝F 向＝m 2224T mr r v π=。
当卫星在地表运行时，F 引＝2RGMm＝mg （此时R 为地球半径），设同步卫星离地面高度为h ，则F 引＝2)(h R GMm+＝F 向＝ma 向<mg ，所以C错误，D 正确。
由hR mv h R GMm +=+22)(得，v ＝ R GM h R GM <+，B 正确。
由2)(h R GMm +＝22)(4T h R m +π，得R ＋h ＝ 3224πGMT ，即h ＝ 3224πGMT－R ，A 错误。
答案：BD 例题2 （榆林一中模拟）如图所示，a 是地球赤道上的一点，t ＝0时刻在a 的正上空有b 、c 、d 三颗轨道均位于赤道平面的地球卫星，这些卫星绕地球做匀速圆周运动的运行方向均与地球自转方向（顺时针转动）相同，其中c 是地球同步卫星。
重力与万有引力的关系
向
ω
F向
1、不考虑地球自转的条件 下，地球表面的物体
2012-4-17
(3)当物体由赤道向两极移动的过程中，向心力 当物体由赤道向两极移动的过程中， 当物体由赤道向两极移动的过程中 减小，重力增大， 减小 ，重力增大 ，只有物体在两极时物体所受 的万有引力才等于重力． 的万有引力才等于重力． (4)除在两极处外，都不能说重力就是地球对物 除在两极处外， 除在两极处外 体的万有引力，但在忽略地球自转时， 体的万有引力， 但在忽略地球自转时 ，通常认 GMm 为重力等于万有引力， mg＝ (这个关系 为重力等于万有引力，即 mg＝ 2 (这个关系 R 非常重要，以后要经常用)． 非常重要， 以后要经常用 ．
引力常量： 引力常量：G=6.67×10 × 3、条件: 质点或均质球体 、条件 质点或
N·m2/kg2
r：质点(球心 间的距离 ：质点 球心)间的距离 球心 4、理解:普遍性、相互性、宏观性 、理解 普遍性
一、万有引力与重力的区别与联系： 万有引力与重力的区别与联系： 物体受地球的引力： ＝ 2 物体受地球的引力：F＝G Mm R 方向：指向地心。 方向：指向地心。
Mm mg = G 2 r
M g∝ 2 r
M火 g火 M地 p ＝ = 2 R火 2 q g地 （ ) R地
ห้องสมุดไป่ตู้
比值计算题
练习4 练习
设地球表面的重力加速度为g 设地球表面的重力加速度为g0,物体在距离地心 4R(R 是地球半径 )处 ，由于地球的作用产生的加速度为 g,则 g,则 g/g0为D ( A.1 C.1/4 ) B. 1 / g D.1/16
重力与万有引力的关系
重力与万有引力的关系1.已知地球的自转周期为T ，质量为M ，引力常量为G ，假设地球可视为质量均匀分布的球体，地球的球体半径为R ，有两个质量相同的物体放在地球上的两处：赤道和北极，由此算出1）赤道处的重力加速度g 赤道2）北极处的重力加速度g 北极小结1：受到球自转因素的影响，重力加速度g 随着纬度的增大而，但不同纬度的重力加速度差别，平均值大约为9.8m/s 2。
2.已知地球的质量为M ，引力常量为G ，假设地球可视为质量均匀分布的球体，地球的球体半径为R ，忽略地球自转的影响，由此算出距离地面高h 处的重力加速度g h ，结论2：设地球的球体半径为R ，质量为M ，引力常量为G ，①重力加速度g 随着距地面高度h 的增大而。
②地球表面的平均加速度值g 表=③在地球表面附近（h ＜＜R ）的重力加速为g=3．（单选）．引力常量为G ，地球质量为M ，把地球当作球体，半径为R ，忽略地球的自转，则地球表面的重力加速度大小为( )A ．g ＝GM RB ．g ＝GRC ．g ＝GM R 2D ．缺少条件，无法算出地面重力加速度 4（单选）苹果落向地球，而不是地球向上碰到苹果，对此论断的正确解释是( )A ．由于地球质量比苹果质量大得多，地球对苹果的引力比苹果对地球的引力大得多造成的B ．由于地球对苹果的引力作用，而苹果对地球无引力作用造成的C ．由于苹果对地球的引力和地球对苹果的引力大小相等，但地球的质量远远大于苹果，地球不能产生明显的加速度D ．以上解释都不对5.（海南高考，单选）．设地球自转周期为T ，质量为M ，引力常量为G ，假设地球可视为质量均匀分布的球体，半径为R 。
同一物体在南极和赤道水平面上静止时所受到的支持力之比为( )A ． 32224R GMT GMT π- B ．32224RGMT GMT π+ C ．23224GMT R GMT π- D ．23224GMTR GMT π+6.（海南高考）一探月卫星在地月转移轨道上运行，某一时刻正好处于地心和月心的连线上，卫星在此处所受地球引力与月球引力之比为4：1.己知地球与月球的质量之比约为81：1，则该处到地心与到月心的距离之比约为。
地面上的物体与卫星的区别
一、 地面上的物体与卫星的区别1.（2008四川·18）如图，地球赤道上山丘e ，近地资源卫星p 和同步通信卫星q 均在赤道平面上绕地球做匀速圆周运动。
设e 、p 、q 的圆周运动速率分别为v1、v2、v3，向心加速度分别为a1、a2、a3，则A ．v1>v2>v3B ．v1<v2<v3C ．a1>a2>a3D ．a1<a3<a22.月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度为a,设月球表面的重力加速度为g1 ,在月球绕地球运行的轨道处由地球引力产生的加速度大小为g2 ,则：A ．g1=aB . g2=aC. g1+g2=aD. g2-g1=a二、 重力与万有引力关系模型1.如图１所示，Ｐ、Ｑ为质量均为m 的两个质点，分别置于地球表面不同纬度上，如果把地球看成是一个均匀球体，Ｐ、Ｑ两质点随地球自转做匀速圆周运动，则以下说法中正确的是：（ ）A ．P 、Q 做圆周运动的向心力大小相等B ．P 、Q 受地球重力相等C ．P 、Q 做圆周运动的角速度大小相等D ．P 、Q 做圆周运动的周期相等•2.2014海南6．设地球自转周期为T ，质量为M ，引力常量为G ，假设地球可视为质量均匀分布的球体，半径为R 。
同一物体在南极和赤道水平面上静止时所受到的支持力之比为3.(2014新课标Ⅱ·18)假设地球可视为质量均匀分布的球体，已知地球表面的重力加速度在两极的大小为g 0，在赤道的大小为g ；地球自转的周期为T ，引力常数为G ，则地球的密度为：4.赤道上的物体重力加速度为g,物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a ，要使赤道上的物体“飘”起来，则地球的转速应为原来的多少倍三：椭圆轨道问题“神舟六号”飞行到第５圈时，在地面指挥控制中心的控制下，由近地点250km圆形轨道1经椭圆轨道2转变到远地点350km的圆轨道3。
设轨道2与1相切于Q点，与轨道3相切于P点，如图３所示，则飞船分别在1、2、轨道上运行时（）A．飞船在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B．飞船在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度C．飞船在轨道1上经过Q点时的加速度大于在轨道2上经过Q点的加速度D．飞船在轨道2上经过P点时的加速度等于在轨道3上经过P点的加速度三、双星模型宇宙中往往会有相距较近，质量可以相比的两颗星球，它们离其它星球都较远，因此其它星球对它们的万有引力可以忽略不计。
万有引力与重力的关系
万有引力与重力的关系作者：张宇驰来源：《新课程·教研版》2011年第02期关于万有引力和重力的差别与联系，在高中的教学中是一个难点，在学完万有引力之后，学生很容易混淆万有引力和重力两个概念，再加上中学物理中常有F引=mg的近似处理，学生更是容易把万有引力理解为重力，那么它们到底什么关系呢？一、地表上的万有引力和重力在早期，人们认为地球是一个惯性系，于是，相对地球静止的物体便处于平衡状态。
如果这个物体是用绳子悬挂着，它只可能受两个力，那就是重力G和绳子张力T，如图1所示。
基于简单的平衡关系，有G=T。
若在绳子中间接一个测力计，重力的大小就通过测T的大小间接测量出来了，而重力的方向就是绳子收缩的反方向。
至于重力的性质，人们初步意识到它是“由于地球的吸引而产生的”。
后来，人们认识到地球存在自转，是一个非惯性系，地表上（除两极外）所有“静止”的物体事实上都处在匀速圆周运动的状态中，因此，都存在向心加速度。
但是，当我们仍然考查用绳子悬挂“静止”的物体时，它毕竟还是只会受到两个力的作用。
两个力中，绳子张力T的性质是不会变的（大小和方向不会变），而两个力不再平衡，那么，另一个力（重力G）的分析就值得反省了。
牛顿发现万有引力之后，这个问题迎刃而解。
现在，人们已经能够对地表上“静止”的悬挂物进行正确的受力分析——它受到绳子张力T和万有引力F的作用，T和F的合力ΣF即物体做圆周运动的向心力，如图2所示。
由图可知，由于F指向地心O而ΣF指向物体做圆周运动的圆心O′，故T并不沿地球半径方向。
严格地说，有了这个分析后，物体的“重力”就不存在了。
但是，由于人们一直是在地球上研究问题的，已经习惯了地球是惯性系的这种错觉。
在这种错觉下，物体仍“平衡”，为了维护这种“平衡”，必须找到一个T的平衡力——这就是我们习惯认识中的重力。
（由图2）不难看出，它的方向不会沿地球半径指向地心（赤道和两极的物体除外）。
把T矢量反向成为G矢量后，和F矢量、ΣF矢量构成图3。
(完整版)万有引力与重力的关系
万有引力与重力的关系关于万有引力和重力的差别与联系，在高中的教学中是一个难点，在学完万有引力之后，学生很容易混淆万有引力，和重力两个概念，再加上中学物理中常= mg的近似处理，学生更是容易把万有引力理解为重力，那么他们到底什有F引么关系呢？1、地表上的万有引力和重力在早期，人们认为地球是一个惯性系，于是，相对地球静止的物体便处于平衡状态。
如果这个物体是用绳子悬挂着，它只可能受两个力，那就是重力G和绳子张力T ，如图1所示。
基于简单的平衡关系，有G = T 。
若在绳子中间接一个测力计，重力的大小就通过测T的大小间接测量出来了，而重力的方向就是绳子收缩的反方向。
至于重力的性质，人们初步意识到它是“由于地球的吸引而产生的”。
后来，人们认识到地球存在自转，是一个非惯性系，地表上（除两极外）所有“静止”的物体事实上都处在匀速圆周运动的状态中，因此，都存在向心加速度。
但是，当我们仍然考查用绳子悬挂“静止”的物体时，它毕竟还是只会受到两个力的作用。
两个力中，绳子张力T的性质是不会变的（大小和方向不会变），而两个力不再平衡，那么，另一个力（重力G）的分析就值得反省了。
牛顿发现万有引力之后，这个问题迎刃而解。
现在，人们已经能够对地表上“静止”的悬挂物进行正确的受力分析——它受到绳子张力T和万有引力F的作用，T和F的合力ΣF即物体做圆周运动的向心力，(如图2所示)。
由图可知，由于F指向地心O而ΣF指向物体做圆周运动的圆心O′，故T并不沿地球半径方向。
严格地说，有了这个分析后，物体的“重力”就不存在了。
但是，由于人们一直是在地球上研究问题的，已经习惯了地球是惯性系的这种错觉。
在这种错觉下，物体仍“平衡”，为了维护这种“平衡”，必须找到一个T ．的平衡力．．．．——这就是．．我们习惯认识中的重力．．。
(由图2)不难看出，它的方向不会沿地球半径指向地心（赤道和两极的物体除外）。
把T 矢量反向、成为G 矢量后，和F 矢量、ΣF 矢量构成图3 。
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g
注意： 随高度的增加，重力加速度减小，在计算时， h 这个因素不能忽略．
2017/2/23
“称量地球的质量”
卡文迪许பைடு நூலகம்
被称为能称出地球质量的人
地球的质量怎样称量?
“称量地球的质量”
物体在天体(如地球)表面时受到的
重力近似等于万有引力
Mm mg G 2 R
gR M G
2
练习1
设地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，地球半径R =6.4×106m，引力常量G=6.67×10-11 Nm2/kg2， 试估算地球的质量。
跟着绕地轴作圆周运动，这个作圆周运动
的向心力就由万有引力的一个分力来提供。
因此，在地球表面上的物体所受的万有引
力可以分解成物体所受的重力和随地球自
转做圆周运动的向心力。
r F 向 F引 θ G R
m
M
ω
其中F引＝G mrω2,
Mm R2
，而向心力Fn＝
重力G=mg.
2017/2/23
(1)当物体在赤道上时，万有引力 F、重力 G、 向心力 F′三力同向，此时 F′达到最大值 F′max＝mRω2，重力达到最小值： Mm 2 Gmin＝F－F′＝G 2 －mRω . R (2)当物体在两极时，F′＝0，F＝G，此时重 力等于万有引力，重力达到最大值，此最大值 Mm 为 Gmax＝G 2 . R
Mm 2 赤道 mg G 2 m R R Mm 3.地球表面的物体所受 两极 mg G 2 的重力的实质是物体所 R 受万有引力的一个分力
等于重力。
2、地球上空（不受自转影响）
F引=G
3.环绕地球的物体
F引=G=mv2/r
当物体在距地面一定高度绕地心做匀速圆 周运动时，地球自转对物体做圆周运动无影响， 且此时地球对物体的万有引力就等于物体重力， 引力提供物体做圆周运动的向心力，所以三者 相等。
注意：重力只是物体所受万有引力的一个 分力，但是由于另一个分力F向特别小， 所以一般近似认为地球表面（附近）上的 物体，所受重力等于万有引力。
2017/2/23
F向
F引
G
1、不考虑地球自转的条件 下，地球表面的物体
Mm mg G 2 R
2、随纬度的升高，向心力减 o 小，则重力将增大 结论：向心力远小于重力,万有引力近似
2 6 2 gR 9.8(6.410 ) M 61024 kg 11 G 6.6710
二.重力加速度的计算方法:
纬度越高，重力加速度越大； 高度越高，重力加速度越小。
注意：重力加速度随纬度的变化很小，通常认
为地球表面重力加速度相等。
2017/2/23
二.重力加速度的计算方法:
当物体在高空时可忽略地球自转的作用， 重力跟万有引力相 等. GM GM· m (1) 在地面上，mg＝ 2 ，所以，地面上 = R2 R GM· m (2) 在 h 高度处 mg1＝ 2. R＋h R 2 所以 g1 ＝R＋h g,
4、理解:普遍性、相互性、宏观性
一、万有引力与重力的区别与联系：
1.万有引力：物体受地球的引力：
方向：指向地心。
Mm F＝G R2
2.重力:由于地球的吸引而使物体受到
的力，叫做重力。
方向：竖直向下，指垂直于当地的水平面
（重力与万有引力是同一性质的力。）
2017/2/23
1.地球表面上的物体：
由于地球自转，静止在地球上的物体也
同步卫星、近地卫星与赤道物体的异同
一、同步卫星、近地卫星与赤道物体的相同点 1.三者都在绕地轴做匀速圆周运动，向心力都与地球的万有引 力有关； 2.同步卫星与赤道上物体的运行周期相同：T=24h; 3.近地卫星与赤道上物体的运行轨道半径相同：r=Ro(Ro为地 球半径)。 二、同步卫星、近地卫星与赤道物体的不同点 1、轨道半径不同：同步卫星的轨道半径=Ro+h。近地卫星 与赤道物体的轨道半径近似相同，都是Ro，半径大小关系 为：； 2、向心力不同： 同步卫星和近地卫星绕地球运行的向心力完全由地球对它 们的万有引力来提供，赤道物体的向心力由万有引力的一 个分力来提供，万有引力的另一个分力提供赤道物体的重 力。
重力与万有引力、向心力 的关系
1、内容：
自然界中任何两个物体间都存在 着相互作用的引力，引力的大小与这两个物体的 质量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成 反比。 1 2 2、公式： 2
引力常量：G=6.67×10
mm F G r －11
N· m2/kg2
r：质点(球心)间的距离
3、条件: 质点或均质球体
2017/2/23
(3)当物体由赤道向两极移动 的过程中，向心力减小，重力 增大，只有物体在两极时物体 所受的万有引力才等于重力．
(4)除在两极处外，都不能说重力就 是地球对物体的万有引力，但在忽略 地球自转时，通常认为重力等于万有 引力，即: mg G Mm (这个关系非常重 2
R
要，以后要经常用)．