2013高考一轮复习优秀课件:第五章万有引力定律及其应用第一单元 第1课时
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《万有引力定律》人教版高中物理优秀课件1

来讨论,行星绕太阳的运动是匀速圆周运动,太 阳对行星的引力F是提供行星做圆周运动的向心 力,即:
F mv2 r
其中r是太阳和行星间的距离,v是行星运动的线 速度,m是行星的质量.
圆周运动的周期T和速度v的关系 v 2r
T
所以: F
4 2
r3 T2
m r2
由开普勒第三定律可知, r 3 是个常量,则得出结论: T2
感谢观看,欢迎指导!
《万有引力定律》人教版高中物理优 秀课件1
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例题
设想把质量为的物体放在地球的中心,地球质 量为M,半径为R,则物体与地球间的万有引力 是( )
A.零
B.无穷大
C.
G
Mm R2
D.无法确定
解析:地心周围的物体对放到地心处的物体 的万有引力的合力为零,所以选项A正确.
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• 3如图在一个半径为R、质量为M的均质球体 中,紧贴球的边缘挖去一个半径为R/2的球 形空穴后,对位于球心和空穴中心连线上、 与球心相距d的质量为m 的质点的作用力为 多大?
R
d
Байду номын сангаас
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F
G
mm r2
G是一个常量,对任何行星都是相同的.
2、万有引力定律
(1)定律表述:自然界中任何两个物体都是相互吸 引的,引力的大小跟这两个物体的质量成正比, 跟它们的距离的二次方成反比.
(2)公式表示:
F
G
mm r2
(3)引力常量G适用于任何两个物体;它在数值上等 于两个质量都是1kg的物体相距1m时的相互作用力.
F mv2 r
其中r是太阳和行星间的距离,v是行星运动的线 速度,m是行星的质量.
圆周运动的周期T和速度v的关系 v 2r
T
所以: F
4 2
r3 T2
m r2
由开普勒第三定律可知, r 3 是个常量,则得出结论: T2
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例题
设想把质量为的物体放在地球的中心,地球质 量为M,半径为R,则物体与地球间的万有引力 是( )
A.零
B.无穷大
C.
G
Mm R2
D.无法确定
解析:地心周围的物体对放到地心处的物体 的万有引力的合力为零,所以选项A正确.
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• 3如图在一个半径为R、质量为M的均质球体 中,紧贴球的边缘挖去一个半径为R/2的球 形空穴后,对位于球心和空穴中心连线上、 与球心相距d的质量为m 的质点的作用力为 多大?
R
d
Байду номын сангаас
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F
G
mm r2
G是一个常量,对任何行星都是相同的.
2、万有引力定律
(1)定律表述:自然界中任何两个物体都是相互吸 引的,引力的大小跟这两个物体的质量成正比, 跟它们的距离的二次方成反比.
(2)公式表示:
F
G
mm r2
(3)引力常量G适用于任何两个物体;它在数值上等 于两个质量都是1kg的物体相距1m时的相互作用力.
高考物理一轮课件专题五万有引力定律

高考物理一轮课件专 题五万有引力定律
汇报人:XX 20XX-01-23
目录
• 引言 • 万有引力定律的基本内容 • 万有引力定律与圆周运动 • 万有引力定律与宇宙速度 • 万有引力定律在天文学上的应用 • 万有引力定律的局限性及现代物理
学的发展
引言
01
万有引力定律的历史背景
01
牛顿的苹果故事
传说中牛顿在观察苹果落地时,发现了万有引力定律的 启示。
宇宙速度
宇宙速度是物体从地球表面发射出去,成为绕太阳运动的人造行星或飞到其他星球上去所必须的最小发射速度。 第一宇宙速度是人造卫星在近地圆轨道上的运行速度,第二宇宙速度是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度, 第三宇宙速度是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。
04 万有引力定律与宇宙速度
第一宇宙速度
D
02 万有引力定律的基本内容
万有引力定律的表述
任何两个质点都存在相互吸引的力, 该力的大小与它们质量的乘积成正比 ,与它们距离的平方成反比。
公式表示为:$F = Gfrac{m_1m_2}{r^2}$,其中$F$为 两质点间的万有引力,$G$为万有引 力常量,$m_1$和$m_2$分别为两质 点的质量,$r$为它们之间的距离。
03
通过观测恒星的光谱,利用万有引力定律可以推断出恒 星的质量。
发现未知的天体
利用万有引力定律,可以预测未知天体的存在。例如,通过观测行星的轨道异常 ,可以推断出存在其他未知的天体对其产生引力作用。
通过观测恒星的运动轨迹,利用万有引力定律可以发现恒星周围的行星、恒星团 或黑洞等天体。
预测天体的运动轨迹
万有引力常量的测定
01
万有引力常量$G$的测定是物理 学史上的一个重要实验,由英国 物理学家卡文迪许首次精确测定 。
汇报人:XX 20XX-01-23
目录
• 引言 • 万有引力定律的基本内容 • 万有引力定律与圆周运动 • 万有引力定律与宇宙速度 • 万有引力定律在天文学上的应用 • 万有引力定律的局限性及现代物理
学的发展
引言
01
万有引力定律的历史背景
01
牛顿的苹果故事
传说中牛顿在观察苹果落地时,发现了万有引力定律的 启示。
宇宙速度
宇宙速度是物体从地球表面发射出去,成为绕太阳运动的人造行星或飞到其他星球上去所必须的最小发射速度。 第一宇宙速度是人造卫星在近地圆轨道上的运行速度,第二宇宙速度是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度, 第三宇宙速度是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。
04 万有引力定律与宇宙速度
第一宇宙速度
D
02 万有引力定律的基本内容
万有引力定律的表述
任何两个质点都存在相互吸引的力, 该力的大小与它们质量的乘积成正比 ,与它们距离的平方成反比。
公式表示为:$F = Gfrac{m_1m_2}{r^2}$,其中$F$为 两质点间的万有引力,$G$为万有引 力常量,$m_1$和$m_2$分别为两质 点的质量,$r$为它们之间的距离。
03
通过观测恒星的光谱,利用万有引力定律可以推断出恒 星的质量。
发现未知的天体
利用万有引力定律,可以预测未知天体的存在。例如,通过观测行星的轨道异常 ,可以推断出存在其他未知的天体对其产生引力作用。
通过观测恒星的运动轨迹,利用万有引力定律可以发现恒星周围的行星、恒星团 或黑洞等天体。
预测天体的运动轨迹
万有引力常量的测定
01
万有引力常量$G$的测定是物理 学史上的一个重要实验,由英国 物理学家卡文迪许首次精确测定 。
高考物理一轮复习第五章万有引力定律5.1万有引力定律及其应用课件

迪许扭秤实验测定.
2.适用条件
两个__________ 质点之间 的相互作用.
(1) 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 为 _________ 两球心间 的距离. (2) 一个质量分布均匀的球体和球外一个质点之间的万有引力也适用,其中 r 为 ________________ 质点到球心之间 的距离.
2.物体成为地球的卫星 物体成为地球的卫星时,物体绕地球做匀速圆周运动,三者关系:重力=万有 引力=向心力. 不过此时的重力已不是地球表面的重力mg(g取 9.8 m/s2)了.因为卫星距地面有
M 一定高度,轨道各处的重力加速度g′= G ,比地面上重力加速度小了. R+ h2
四、经典时空观和相对论时空观
即时突破
(多选)两颗小行星都绕太阳做圆周运动,其周期分别是T、 3T,则
(
) A.它们轨道半径之比为1∶ 3 B.它们轨道半径之比为1∶ 9 C.它们运动的速度之比为 3∶ 1 D.以上选项都不对 3 3
3 R3 R R1 T12 1 1 2 解析:由题知周期之比T1∶T2=1∶3,根据 2 = 2 ,所以 = = .又因为 T1 T2 R2 T23 3 9
必考部分
力学/1-7章
第五章 万有引力定律
第 1节 万有引力定律及其应用
[高考研读] 考点要求 命题视角 复习策略 重点是万有引力定律的应 用、卫星问题,学习过程 中要注意从圆周运动与牛 顿第二定律出发分析天体
万有引力定律及其应用Ⅱ
环绕速度Ⅱ 速度Ⅰ 万有引力定律及其应用和 点考查内容,主要以选择 第二宇宙速度和第三宇宙 人造地球卫星是本章的重 经典时空观和相对论时空 题的形式出现.
高考物理总复习课件:第五单元 万有引力定律 第一讲

高考 引航
命 题 万有引力定律与航空是每年高考的必考内容之一,一般以选择题的形式出现,
调研
命题素材突出物理与现代科技,特别是在当前星际探索成为世界新的科技竞 争焦点的形势下,试题与现代航天技术的联系会更加密切。该部分内容常与 牛顿运动定律、机械能守恒、动能定理等力学规律来综合考查。具体特点有:
高考 引航
(2)开普勒第二定律: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。 说明:行星运动的线速度大小在轨道上各点是不同的;行星在近日点的 速率大于在远日点的速率。
1 开普勒行星运动定律
(3)开普勒第三定律: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,表达式为=k。 注意:①行星绕太阳的运动通常按圆轨道处理。 ②开普勒行星运动定律也适用于其他天体,例如月球、卫星绕地球
A.F1 等于无穷大, F2=G2������������2
B.F1=0,F2=G
������ ������2
C.F1=0,F2=G2������������2
D.F1 等于无穷大,
F2=4G
������ ������2
甲
乙
答 案解
析
题型一 万有引力定律的理解与引力的计算
解 析 如图丙所示,将球体分成若干关于球心 O 对称的质量小块,其中每一小块均可视作质点。现取
1.万有引力的四个性质
普遍 万有引力不仅存在于太阳与行星、地球与月球之间,宇宙间任何两个有质量的物体之间都存在 性 着这种相互吸引的力
相互 两个有质量的物体之间的万有引力是一对作用力和反作用力,总是满足大小相等、方向相反, 性 作用在两个物体上
宏观 在地面上的一般物体之间,由于质量比较小,物体间的万有引力比较小,与其他力比较可忽略不 性 计,但在质量巨大的天体之间,或天体与其附近的物体之间,万有引力起着决定性作用
命 题 万有引力定律与航空是每年高考的必考内容之一,一般以选择题的形式出现,
调研
命题素材突出物理与现代科技,特别是在当前星际探索成为世界新的科技竞 争焦点的形势下,试题与现代航天技术的联系会更加密切。该部分内容常与 牛顿运动定律、机械能守恒、动能定理等力学规律来综合考查。具体特点有:
高考 引航
(2)开普勒第二定律: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。 说明:行星运动的线速度大小在轨道上各点是不同的;行星在近日点的 速率大于在远日点的速率。
1 开普勒行星运动定律
(3)开普勒第三定律: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,表达式为=k。 注意:①行星绕太阳的运动通常按圆轨道处理。 ②开普勒行星运动定律也适用于其他天体,例如月球、卫星绕地球
A.F1 等于无穷大, F2=G2������������2
B.F1=0,F2=G
������ ������2
C.F1=0,F2=G2������������2
D.F1 等于无穷大,
F2=4G
������ ������2
甲
乙
答 案解
析
题型一 万有引力定律的理解与引力的计算
解 析 如图丙所示,将球体分成若干关于球心 O 对称的质量小块,其中每一小块均可视作质点。现取
1.万有引力的四个性质
普遍 万有引力不仅存在于太阳与行星、地球与月球之间,宇宙间任何两个有质量的物体之间都存在 性 着这种相互吸引的力
相互 两个有质量的物体之间的万有引力是一对作用力和反作用力,总是满足大小相等、方向相反, 性 作用在两个物体上
宏观 在地面上的一般物体之间,由于质量比较小,物体间的万有引力比较小,与其他力比较可忽略不 性 计,但在质量巨大的天体之间,或天体与其附近的物体之间,万有引力起着决定性作用
高考物理第一轮总复习名师课件:第五章第一讲 万有引力定律及应用 (共13张PPT)

线在相等的时间内扫过的 相等.
面积
所有行星的轨道的半长轴的
跟 =k,k是一个与行
它的公转周期的
的比三值次都方相等
a3 T 2 星无关的常量二次方知识点二 万有引力定律
二、万有引力定律
1、公式
:
F
Gm1m2 R2
,
其中
G
=
6
.
6
7
×
1 0 -11
N ·m 2/
kg2,叫引力常量
2、万有引力与重力的关系
高考物理总复习
名师课件
第五章 万有引力 定律
第1讲 万有引力定律及应用
知识点一 开普勒定律
一、开普勒定律
定律
内容
图示或公式
开普勒第一定律 (轨道定律)
所有行星绕太阳运动的轨道都椭是圆 ,太阳处在 椭圆 的一个焦点上.
开普勒第二定律 对任意一个行星来说,它与太阳的连
(面积定律)
开普勒第三定律 (周期定律)
三、天体质量和密度
使用方法 已知量 利用公式
质量的 计算
密度
利用运行天体
利用天体表面重 力加速度
利用运行天体
r、T r、v v、T g、R
r、T、R
GMr2m=mr4Tπ22
G
Mm r2
m
v2 r
GMr2m=mvr2
GMr2m=mr4Tπ22
mg=GRM2m
GMr2m=mr4Tπ22 M=ρ·43πR3
表达式
M=4GπT2r23
M rv2 G
M=2vπ3TG
M=gR2 G
ρ=G3Tπ2rR3 3 当 r=R 时 ρ=G3Tπ2
利用近地卫星只需测出其运行周期
高中一轮复习物理通用版课件第五章第25课时万有引力定律及应用(重点突破课)

2.物体受到的重力实际是万有引力的一个分力
返回
[典例] 两个质量均匀的球形物体,两球心相距r时,它
们之间的万有引力为F,若将两球的半径都加倍,两球心的距
离也加倍,它们之间的作用力为
()
A.2F
B.4F
C.8F
D.16F
[解析]
由m=ρ
4πR3 3
知,两球的半径都加倍,它们的
质量都变为原来的8倍,且两球心的距离也加倍,由万有引
之比的立方
D.相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于木星与
太阳连线扫过的面积
返回
解析:由于火星和木星在椭圆轨道上运行,太阳位于椭圆轨
道的一个焦点上,A项错误;由于火星和木星在不同的轨道上
运行,且是椭圆轨道,速度大小变化,火星和木星的运行速
度大小不一定相等,B项错误;由开普勒第三定律可知,
T火2 R火3
来的
1 4
时,万有引力不变,D错误;将条件代入上式可知,
A、B、C正确。
答案:ABC
返回
2.(多选)用m表示地球的通讯卫星(同步卫星)的质量,h表示其
离地面的高度,用R表示地球的半径,g表示地球表面的重力
加速度,ω表示地球自转的角速度,则通讯卫星所受的地球
对它的万有引力的大小为
()
A.GRM+mh2
力公式F=G
m1m2 r2
得,两物体间的万有引力变为原来的16
倍,故D正确。
[答案] D
返回
万有引力大小计算的技巧
(1)公式F=G
m1m2 r2
适用于质点、匀质球体或球壳之间万有
引力的计算。
(2)当两物体为匀质球体或球壳时,可以认为匀质球体或 球壳的质量集中于球心,r为两球心的距离,引力的方向沿两 球心的连线。
高考物理一轮复习江课件万有引力定律及其应用

力大小,从而验证万有引力定律。
其他验证万有引力定律实验方法
自由落体实验
自由落体实验也可以用来验证万有引力定律。在该实验中,通过测量不同质量 的物体在相同高度自由下落所需的时间,可以推算出地球表面的重力加速度, 进而验证万有引力定律。
卫星轨道观测
卫星轨道观测是一种间接验证万有引力定律的方法。通过观测卫星在地球周围 的轨道运动,可以推算出地球的质量和形状等参数,从而验证万有引力定律的 正确性。
05
万有引力定律实验验证与探究
卡文迪许扭秤实验原理及过程
实验原理
卡文迪许扭秤实验是通过测量两个小球之间 的引力来验证万有引力定律的。该实验利用 了扭秤的扭转角度与引力大小成正比的原理 ,通过测量扭转角度来推算出引力大小。
实验过程
首先,将两个质量相等的小球分别固定在扭 秤的两端,并调节扭秤的平衡。然后,将一 个大质量的物体放置在两个小球附近,由于 万有引力的作用,两个小球会受到朝向大质 量物体的引力,导致扭秤发生扭转。通过测 量扭转角度,可以计算出两个小球之间的引
生。
地球形状对重力影响
地球形状
地球并非一个完美的球体,而是一个略微扁平的椭球体。这种形状的不规则性会对重力产生影响,使 得不同地区的重力加速度略有差异。
重力异常
由于地球形状的不规则性,会导致重力异常现象的发生。例如,在山脉地区,由于地下岩石密度的不 均匀分布,会使得当地的重力加速度偏大;而在盆地地区,则会使得当地的重力加速度偏小。这种重 力异常现象可以通过精密的重力测量仪器进行观测和研究。
卫星周期
卫星绕地球一周所需的时 间称为周期,与卫星轨道 半径和地球质量有关。
宇宙速度概念及计算
第一宇宙速度
使物体紧贴地球表面作圆周运动的速 度,数值为7.9km/s。
其他验证万有引力定律实验方法
自由落体实验
自由落体实验也可以用来验证万有引力定律。在该实验中,通过测量不同质量 的物体在相同高度自由下落所需的时间,可以推算出地球表面的重力加速度, 进而验证万有引力定律。
卫星轨道观测
卫星轨道观测是一种间接验证万有引力定律的方法。通过观测卫星在地球周围 的轨道运动,可以推算出地球的质量和形状等参数,从而验证万有引力定律的 正确性。
05
万有引力定律实验验证与探究
卡文迪许扭秤实验原理及过程
实验原理
卡文迪许扭秤实验是通过测量两个小球之间 的引力来验证万有引力定律的。该实验利用 了扭秤的扭转角度与引力大小成正比的原理 ,通过测量扭转角度来推算出引力大小。
实验过程
首先,将两个质量相等的小球分别固定在扭 秤的两端,并调节扭秤的平衡。然后,将一 个大质量的物体放置在两个小球附近,由于 万有引力的作用,两个小球会受到朝向大质 量物体的引力,导致扭秤发生扭转。通过测 量扭转角度,可以计算出两个小球之间的引
生。
地球形状对重力影响
地球形状
地球并非一个完美的球体,而是一个略微扁平的椭球体。这种形状的不规则性会对重力产生影响,使 得不同地区的重力加速度略有差异。
重力异常
由于地球形状的不规则性,会导致重力异常现象的发生。例如,在山脉地区,由于地下岩石密度的不 均匀分布,会使得当地的重力加速度偏大;而在盆地地区,则会使得当地的重力加速度偏小。这种重 力异常现象可以通过精密的重力测量仪器进行观测和研究。
卫星周期
卫星绕地球一周所需的时 间称为周期,与卫星轨道 半径和地球质量有关。
宇宙速度概念及计算
第一宇宙速度
使物体紧贴地球表面作圆周运动的速 度,数值为7.9km/s。
高三物理一轮复习课件 万有引力定律及其应用

答案:D
物理
第4节
万有引力定律及其应用
2.(多选)(2013· 浙江高考)如图 442 所示,三颗质量均为 m 的地 球同步卫星等间隔分布在半径为 r 的圆轨 道上,设地球质量为 M,半径为 R。下列 说法正确的是 ( ) GMm A.地球对一颗卫星的引力大小为 r-R2 GMm B.一颗卫星对地球的引力大小为 2 r Gm2 C.两颗卫星之间的引力大小为 2 3r 3GMm D.三颗卫星对地球引力的合力大小为 r2
第4节
万有引力定律及其应用
第4节
万有引力定律及其应用
万 有 引 力 定 律 及 其 应 用
物理
第4节
万有引力定律及其应用
万 有 引 力 定 律 及 其 应 用
物理
第4节
万有引力定律及其应用
(1)所有行星绕太阳运行的轨道都是椭圆。
(√ )
(2)行星在椭圆轨道上运行速率是变化的, 离太阳越远, 运行速率 越大。
物理
(
)
第4节
万有引力定律及其应用
解析:太阳位于木星运行轨道的一个焦点上,A 错误;不同的 行星对应不同的运行轨道,运行速度大小也不相同,B 错误; 同一行星与太阳连线在相等时间内扫过的面积才能相同,D 错 r火3 r木3 T火2 r火3 误;由开普勒第三定律得: 2= 2,故 2= 3,C 正确。 T火 T木 T木 r木
物理
3 3 2 4
3
第4节
万有引力定律及其应用
要点三
天体表面的重力加速度问题
重力是由于物体受到地球的万有引力而产生的,严格说 重力只是万有引力的一个分力,另一个分力提供物体随地球 自转做圆周运动的向心力,但由于向心力很小,一般情况下 GMm 认为重力约等于万有引力,即 mg= 2 ,这样重力加速度 R 就与行星质量、半径联系在一起,高考也多次在此命题。
物理
第4节
万有引力定律及其应用
2.(多选)(2013· 浙江高考)如图 442 所示,三颗质量均为 m 的地 球同步卫星等间隔分布在半径为 r 的圆轨 道上,设地球质量为 M,半径为 R。下列 说法正确的是 ( ) GMm A.地球对一颗卫星的引力大小为 r-R2 GMm B.一颗卫星对地球的引力大小为 2 r Gm2 C.两颗卫星之间的引力大小为 2 3r 3GMm D.三颗卫星对地球引力的合力大小为 r2
第4节
万有引力定律及其应用
第4节
万有引力定律及其应用
万 有 引 力 定 律 及 其 应 用
物理
第4节
万有引力定律及其应用
万 有 引 力 定 律 及 其 应 用
物理
第4节
万有引力定律及其应用
(1)所有行星绕太阳运行的轨道都是椭圆。
(√ )
(2)行星在椭圆轨道上运行速率是变化的, 离太阳越远, 运行速率 越大。
物理
(
)
第4节
万有引力定律及其应用
解析:太阳位于木星运行轨道的一个焦点上,A 错误;不同的 行星对应不同的运行轨道,运行速度大小也不相同,B 错误; 同一行星与太阳连线在相等时间内扫过的面积才能相同,D 错 r火3 r木3 T火2 r火3 误;由开普勒第三定律得: 2= 2,故 2= 3,C 正确。 T火 T木 T木 r木
物理
3 3 2 4
3
第4节
万有引力定律及其应用
要点三
天体表面的重力加速度问题
重力是由于物体受到地球的万有引力而产生的,严格说 重力只是万有引力的一个分力,另一个分力提供物体随地球 自转做圆周运动的向心力,但由于向心力很小,一般情况下 GMm 认为重力约等于万有引力,即 mg= 2 ,这样重力加速度 R 就与行星质量、半径联系在一起,高考也多次在此命题。
2013高考一轮复习优秀课件:第五章万有引力定律及其应用第一单元 第2课时共36页PPT资料

注意:(1)a、v、ω、T皆与卫星的质量无关,只由轨道半径r 和地球的质量M决定;(2)所有人造卫星的轨道圆心一定与地心重 合.
3.解决卫星运行问题的基本思路
(1) 万 有 引 力 提 供 卫 星 运 行 所 需 的 向 心 力 , 有 式进G行Mr2m分=析mv和r2=计m算ω2.r=m4Tπ22r .应用时要根据实际情况选用适当的公
必修2 第五章:万有引力定律及其应用
第一单元 万有引力定律及其应用
第2课时 人造卫星 宇宙速度
考点一 人造卫星
基础回顾 1.基本特征:把卫星的运动看成是________运动,其所需 的向心力由________提供. 2.基本公式:GMr2m=ma=______=______=______.
答案:1.匀速圆周 万有引力
考点二 宇宙速度
基础回顾 1.第一宇宙速度(环绕速度):是人造卫星在地面附近环绕地 球作圆周运动时的环绕速度,是环绕地球作圆周运动的最大速度, 也是人造卫星的最小发射速度.v=______=______.
2.第二宇宙速度(脱离速度):v=________(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):v=________(物体挣脱太阳引 力束缚的最小发射速度).
GMRm2 0=m0g②
①②式解得 h=
3
gR4π2T22自-R≈3.6×107 m
2.地球同步卫星空间管理
通信卫星、广播卫星、气象卫星、预警卫星等采用地球 同步卫星轨道极为有利.一颗同步卫星可以覆盖地球大约40% 的面积,若在此轨道上均匀分布3颗卫星,即可实现全球通信 或预警.为了卫星之间不互相干扰,大约3°左右才能放置1 颗,这样,地球的同步卫星只能有120颗.可见,空间位置也 是一种资源.
3.解决卫星运行问题的基本思路
(1) 万 有 引 力 提 供 卫 星 运 行 所 需 的 向 心 力 , 有 式进G行Mr2m分=析mv和r2=计m算ω2.r=m4Tπ22r .应用时要根据实际情况选用适当的公
必修2 第五章:万有引力定律及其应用
第一单元 万有引力定律及其应用
第2课时 人造卫星 宇宙速度
考点一 人造卫星
基础回顾 1.基本特征:把卫星的运动看成是________运动,其所需 的向心力由________提供. 2.基本公式:GMr2m=ma=______=______=______.
答案:1.匀速圆周 万有引力
考点二 宇宙速度
基础回顾 1.第一宇宙速度(环绕速度):是人造卫星在地面附近环绕地 球作圆周运动时的环绕速度,是环绕地球作圆周运动的最大速度, 也是人造卫星的最小发射速度.v=______=______.
2.第二宇宙速度(脱离速度):v=________(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):v=________(物体挣脱太阳引 力束缚的最小发射速度).
GMRm2 0=m0g②
①②式解得 h=
3
gR4π2T22自-R≈3.6×107 m
2.地球同步卫星空间管理
通信卫星、广播卫星、气象卫星、预警卫星等采用地球 同步卫星轨道极为有利.一颗同步卫星可以覆盖地球大约40% 的面积,若在此轨道上均匀分布3颗卫星,即可实现全球通信 或预警.为了卫星之间不互相干扰,大约3°左右才能放置1 颗,这样,地球的同步卫星只能有120颗.可见,空间位置也 是一种资源.
高考物理一轮复习《万有引力定律及其应用》ppt课件

由
G
Mm r2
m
v2 r
mr2
m
42 T2
r
ma n 可推导出:
v
GM r
GM
v减小
r3 42r3
当r增大时
减小 T增大
T
GM
a n 减小
an
G
M r2
2.地球同步卫星的特点
(1)轨道平面一定:轨道平面和赤道平面重合。
力,由万有引力定律和牛顿第二定律得
G
Mm R2
m
v2 R
,可知第
一宇宙速度与地球的质量和半径有关,(4)正确;第一宇宙
速度是人造卫星的最大环绕速度,而地球同步卫星距离地面有
一定的高度,其运行速度小于第一宇宙速度,(5)错;
第二宇宙速度是使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度,而 第三宇宙速度是使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度,当 物体的发射速度介于第二宇宙速度和第三宇宙速度之间时,物 体可能绕太阳运行,(6)正确;在狭义相对论中,物体的质 量随物体的速度增大而增大,(7)错。
考点 1 天体质量和密度的估算
拓展
延伸
【考点解读】
1.自力更生法
利用天体表面的重力加速度g和天体半径R。
(1)由
G
Mm R2
mg
得天体质量 M gR2
G
。
(2)天体密度 M M 3g 。
V 4 R3 4GR 3
2.借助外援法
测出卫星绕天体做匀速圆周运动的半径r和周期T。
大。( )
(4)第一宇宙速度与地球的质量有关。( )
高三物理复习课件 万有引力定律及其应用复习

与行星“Gl-581c”、太阳与地球的距离分别为r1、r2,行星 “Gl-581c”、地球的公转周期分别为T1、T2,根据
G
M1m1 r12
m1r1
(
2 T1
)2
、G
M2m2 r22
m2r2( 2T2 )2、T1
13 365
T2,
9
解得:r1 3
GM1T12 42
、r2
3
GM 2T22 ,进而解得:r1
【A.解GM析】4选T22rA3。设B行.GM星质4量T22为r2 m,C据.GM
42r2 T3
D.GM
得
4r3 T2
故选A。
GM
42r3 T2
,GBiblioteka Mm r2m
42 T2
r
7
4.(2013·四川高考)迄今发现的二百余颗太阳系外行星大多不 适宜人类居住,绕恒星“Gliese581”运行的行星“Gl-581c” 却很值得我们期待。该行星的温度在0 ℃到40 ℃之间,质量是 地球的6倍,直径是地球的1.5倍,公转周期为13个地球日。 “Gliese581”的质量是太阳质量的0.31倍。设该行星与地球 均视为质量分布均匀的球体,绕其中心天体做匀速圆周运动, 则( ) A.在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同 B.如果人到了该行星,其体重是地球上的 倍
mv2
mv4
Nv2
Nv4
【A解. G析N 】选B。B. 由GNN=mg,得C. Gm 据D. Gm
和
得
故选B。
M mv4 , GN
g N, m
G
Mm R2
mg
G
G
M1m1 r12
m1r1
(
2 T1
)2
、G
M2m2 r22
m2r2( 2T2 )2、T1
13 365
T2,
9
解得:r1 3
GM1T12 42
、r2
3
GM 2T22 ,进而解得:r1
【A.解GM析】4选T22rA3。设B行.GM星质4量T22为r2 m,C据.GM
42r2 T3
D.GM
得
4r3 T2
故选A。
GM
42r3 T2
,GBiblioteka Mm r2m
42 T2
r
7
4.(2013·四川高考)迄今发现的二百余颗太阳系外行星大多不 适宜人类居住,绕恒星“Gliese581”运行的行星“Gl-581c” 却很值得我们期待。该行星的温度在0 ℃到40 ℃之间,质量是 地球的6倍,直径是地球的1.5倍,公转周期为13个地球日。 “Gliese581”的质量是太阳质量的0.31倍。设该行星与地球 均视为质量分布均匀的球体,绕其中心天体做匀速圆周运动, 则( ) A.在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同 B.如果人到了该行星,其体重是地球上的 倍
mv2
mv4
Nv2
Nv4
【A解. G析N 】选B。B. 由GNN=mg,得C. Gm 据D. Gm
和
得
故选B。
M mv4 , GN
g N, m
G
Mm R2
mg
G
高中物理复习书稿:第五章万有引力定律

量的乘积成正比,跟它们的距离的平方成反比.
2 .公式: F
G m1 m2 2 r
其 G = 6.67 ×10-11N·m2/kg2
3 .适用条件: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
体本身大小时公式也近似适用,但此时它们间距离
r 应为两物体质心间距离.均匀的球
体可视为质点, r 是两球心间的距离.
100% ,可能会是一道选择题,也可能是
一道中等难度的计算题,近几年高考对万有引力定律的考查主要表现在两个方面:一是
强调基础的同时加大与其他部分的综合,如在其他星球上做自由落体、平抛、竖直上
抛、单摆,类似地球上的实验,与
g 有关的知识,与天体有关的地理知识等;二是应用
万有引力定律解决实际问题,虽然考点不多,但需要利用这个定律解决的习题题型多,
C. 两个质点,质量都是 1kg ,相距 1m 时的万有引力为 6.67N 。
D. 万有引力定律只适用于质点和均匀球体。
3. 某个行星的质量是地球质量的一半,半径也是地球的一半,那么一个物体在此
行星上的重力是地球上重力的(
)
1
A.
倍
4
1
B.
倍
2
C.4 倍
D.2 倍
4. 离地面某一高度 h 处的重力加速度是地球表面重力加速度的
2
M 火 R地
p
2
2
M 地 R火
q
点评: 对星球表面上空某处的重力加速度公式
g
星球的质量成正比,跟该处到球心距离的平方成反比.
GM
2
(R h)
,可以这样理解:
/
g
跟
同步练习
r2
1. 如图所示,两球间的距离为 r ,两球质量均匀分
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(4)统一性:在表达式中古各物理量均统一使用国际单位制 单位时,万有引力常量才可以取G=6.67×10-11 N· 2/kg2. m
(5)宏观性:在通常情况下万有引力非常小(比如两块磁铁之 间存在磁力,也存在万有引力,但是万有引力远远小于他们之间 的磁力,万有引力可不考虑).只有在质量巨大的星体间或天体 与天体附近的物体间,它的存在才有实际的物理意义.故在分析 地球表面的物体受力时,不考虑地面其他物体对其的万有引力, 只考虑地球对地面物体间的万有引力.
该物体在行星表面上时,有:GMm′/R=m′g行② g卫 m R行2 1 3.62 4 ①②联立解得 : = =81 1 =25. g行 MR卫 4 答案: 25
祝
您
(1)设天体表面的重力加速度为g,天体的半径为R,不计
天体本身自转的影响,GMm=mg,即 g=GM 2 2
R R
Mm (2)若物体距星球表面高度为h,则 G ,即该处 =mg′ R+h2 M 的重力加速度 g′=GR+h2 ,可以这样理解:g′和星球质量成
正比,和该处到球心距离的平方成反比.
r
(2)计算距地面高度为h处的重力加速度.由于忽略地球自转 和将地球理想化为一球体(其他星球也一样),重力加速度只与高 M 度和地球密度有关.重力加速度与高度h的关系为g′=GR+h2 , 由此看出:距地面越高,物体的重力加速度越小.
3.地球中心处物体所受到的引力大小
万有引力定律适用于质点间引力大小的计算,如对均匀球体, 可视为质量全部集中于球心处的质点.但这并不意味着处在地球 中心处的物体由于与地心间距为零而导致所受到的地球引力趋于 无限大.事实上此时由于对称性的原因,使地球各部分对球心处 的物体的引力的矢量和为零.
中国第三代海事卫星采用4颗同步卫星与12颗中轨道 卫星构成.中轨道卫星高度约为地球半径的2倍,地球表面处 的重力加速度为g,则中轨道卫星处的重力加速度约为( )
g A. 4
g B. 9
C.4g
D.9g
解析:根据万有引力定律和牛顿第二定律: 在地球表面的物体:GMm=mg,解得 g=GM R2 R2 在离地面高为h=2R的位置的中轨道卫星G=mg′,
R′ g′ = =2 R g
题型训练 3.一位勤于思考的同学,为探月宇航员设计了如下实验: 在距月球表面高h处以初速度v0 水平抛出一个物体,然后测量 该平抛物体的水平位移为x.通过查阅资料知道月球的半径为R, 引力常量为G,若物体只受月球引力的作用,试计算月球表面
的重力加速度和月球的质量.
解析: (1)物体在月球表面做平抛运动,
Mm G 在h高度处有: R+h2=mg′
二式联立解得:h≈0.15R=960 km. 答案:(1)7.5 m/s2 (2)960 km
题型三
求中心天体质量和密度及其相关问题
根据天体表面上物体的重力近似等于物体所受的万有 引力,由天体表面上的重力加速度和天体的半径求天体的 Mm gR2 质量,即 G 2 =mg,可得 M= (式中M、g、R分别表 R G 示天体的质量、天体表面的重力加速度和天体的半径).若 天体的半径为R,其体积 V= πR3 ,则天体的密度; 3
题型一
万有引力定律的理解
对于万有引力定律的数学表达式 F=Gm1 m2 ,下列 r2 说法正确的是( ) A.公式中G为引力常量,是人为规定的 B.当r趋近于零时,万有引力趋于无穷大 C.m1、m2受到的万有引力总是大小相等,与它们的质量谁大 谁小没有关系 D.m1、m2受到的万有引力总是大小相等,方向相反,是一对 平衡力
必修2 第五章:万有引力定律及其应用
第一单元 万有引力定律及其应用
第1课时 万有引力定律
考点
万有引力定律
基础回顾
1.内容:宇宙间任何两个有质量的物体都存在相互吸引力, 其大小与两物间的______成正比,与它们之间距离的______成反 比. 2 . 表 达 式 : F = ________ , 式 中 G 为 万 有 引 力 常 量 G = 6.67×10-11________,第一次在实验室较准确测出G的是英国科 学家________. 3.适用条件:适用于相距很远,可以看作________的物体 间的相互作用和质量分布均匀的球体(r为两个球心间的距离). 答案:1.质量的乘积 平方 卡文迪许 3.质点 2.Gm1m2 2
错解:对卫星表面上的物体m′,有:GMm′/r2=m′g卫①
该物体在行星表面上时,有:GMm′/R=m′g行② ①②联立解得:g卫∶g行=(R行/r)2=1/3600. 分析纠错:上述解答是错误的.①式中的g卫 并不是卫星表面 的重力加速度,而是卫星绕行星做匀速圆周运动的向心加速 度. 正解的解法是:对卫星表面上的物体m′, 有:Gmm′/R2 =m′g 卫① 卫
Mm GM G =mg′,解得 g′= R+h2 (R+2R)2
g′ R2 1 故 = = g (R+2R)2 9 答案:B
题型训练 2.某宇航员在飞船发射前测得自身连同宇航服等装备共 重G=800 N,在火箭发射阶段,发现当飞船随火箭以a=5 m/s2的加速度匀加速竖直上升到某位置时,其身下体重测试仪 的示数为F=1000 N.设地球半径R=6400 km,地球表面重力
题型训练 1.关于万有引力定律的表达式 F=Gm1m2 ,下列说法正确 r2 的是( ) A.卡文迪许用实验的方法发现了万有引力定律 B.两个质量为1 kg的质点相距1 m时的万有引力为6.67 N C.公式中的G为万有引力常量,它是由实验测得的,而不 是人为规定的 D.万有引力常量G的单位N· 2/kg2 m
r
N· 2/kg2 m
要点深化 1.万有引力具有五个性质
(1)普遍性:任何有质量的物体之间都有这种引力,故称之 为“万有引力”.
(2)相互性:两物体间的万有引力是一对作用力与反作用力, 它们的大小相等、方向相反,作用于同一直线上且分别作用在两 个物体上. (3)独立性:两个质点之间的万有引力,不因其它质点的存 在而受到影响、就像其它质点不存在一样.
M 3g ρ= = V 4πRG
4
随着太空技术的飞速发展,地球上的人们登陆其它 星球成为可能.假设未来的某一天,宇航员登上某一星球后, 测得该星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍, 而该星球的平均密度与地球的差不多,则该星球质量大约是 地球质量的( )
A.0.5倍 B.2倍 C.4倍 D.8倍
解析:万有引力定律是牛顿总结前人的发现而提出的,由 卡文迪许第一次通过实验予以验证并测算出万有引力常量G.
万有引力常量在数值上等于两个质量为1 kg的质点相距1 m
时的万有引力大小,其值 为6.67×10-11 N,因而万有引力常量G的单位N· 2/kg2. m 答案:CD
题型二
求星球表面或某一高度处重力加速度及其相关问题
解析:万有引力公式中引力常量G不是人为规定的,而是
实验测定的,A错;使用公式时,要注意它适用于相距很
远,可以看作质点的物体间的相互作用,当 r趋近于零时, 物体就不能看作质点,故万有引力不适应,B错;两个物 体间的万有引力是一对作用力与反作用力的关系,不是平 衡力,它们的大小取决于m1与m2的D错. 答案:C
水平方向上:x=v0t
1 竖直方向上: 2gt2 h=
解得:月球表面的重力加速度:
2hv20 g= 2 x
设月球的质量为M,对月球表面质量为m的物体,有GMm=mg 2
R
2hR2v20 解得: M= Gx2
2hv20 答案:月球表面的重力加速度 g= 2 x
2hR2v20 质量为 M= Gx2
警示
加速度g=10 m/s2.求:
(1)该位置处的重力加速度g′; (2)该位置距地球表面的高度h.
解析:(1)在飞船发射前,由G=mg,得宇航员的质量:m= 80 kg 在h高度处,由牛顿第二定律有:
F-mg′=ma
代入数据解得: g′=7.5 m/s2.
(2)根据万有引力公式,在地面处有: Mm G 2 =mg R
解析:根据重力加速度求天体质量,即
Mm gR2 G 2 =mg,可得 M= R G 4 积 V= πR3 , 3 则天体的密度 ρ=M= 3g ; V 4πRG
,若天体的半径为R,其体
由此可知:ρ一定时,g∝R,可得 M′ R′3 4 3 M= πR ρ,可得 = 3 =8 3 M R
选项D正确. 答案:D
2.万有引力定律解释了重力产生的原因
(1)由于地球的自转,严格地说,在地球表面的物体,重力 一般不等于地球对物体的万有引力(除两极).重力是地球对物体 万有引力的一个分力,万有引力的另一个分力是提供物体随地球 一同绕地轴转动所需要的向心力.但如果试题不特别强调要考虑 自转时,可以认为 mg=GmM . 2
不能分清小船对岸的航速与实际速度的差别
一卫星绕某行星做匀速圆周运动,已知行星表 面的重力加速度为g行,行星的质量M与卫星的质量m之比
M/m=81,行星的半径R行与卫星的半径R卫之比R行/R卫= 3.6,行星与卫星之间的距离r与行星的半径R行之比r/R行=60. 求卫星
表面的重力加速度为行星表面的重力加速度之比g 卫 ∶ g行.