万有引力知识点详细归纳

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万有引力定律知识点

万有引力定律知识点

万有引力定律知识点万有引力定律(Universal Law of Gravitation)是牛顿在1687年发表的《自然哲学的数学原理》(Principia Mathematica Philosophiae Naturalis)中提出的重要物理定律之一、该定律描述了任何两个物体之间存在的引力。

1.引力的定义2.引力公式根据万有引力定律,两个物体之间的引力可以用以下的公式来表示:F=G*(m1*m2)/r^2其中,F是两个物体之间的引力,G是一个常量,被称为万有引力常量,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。

3.万有引力常量4.引力的力学效应根据牛顿的第三定律,两个物体之间的引力大小相等,方向相反。

这意味着,一个物体对另一个物体施加的引力与另一个物体对第一个物体施加的引力大小相等。

根据万有引力定律,如果其中一个物体的质量增加,或者两个物体之间的距离缩小,引力将增大。

相反,如果其中一个物体的质量减小,或者两个物体之间的距离增加,引力将减小。

5.引力的运动效应根据万有引力定律,任何两个物体之间的引力不仅存在于静止状态下,还会影响它们的运动。

根据万有引力定律,如果两个物体之间存在引力,它们将相互吸引并朝向彼此移动。

这就是为什么我们在地球上可以感受到重力,因为地球对我们施加引力,将我们拉向地面。

6.引力的应用万有引力定律在多个领域都有广泛的应用。

在天文学和宇宙物理学中,它被用来解释天体之间的运动和行星、卫星轨道的形成。

在生物学和运动力学中,它被用来研究运动物体之间的相互作用和力的平衡。

在工程学中,它被用来计算和设计建筑物结构的稳定性和地震活动的影响。

7.万有引力定律的限制万有引力定律是牛顿提出的近似定律,适用于中等大小的物体和相对较小的距离。

当涉及到极端条件,如黑洞或超大质量天体时,它的适用性会受到限制。

在这些极端条件下,需要使用更复杂的理论,如爱因斯坦的广义相对论来描述引力。

高中物理万有引力知识点总结

高中物理万有引力知识点总结

高中物理万有引力知识点总结万有引力是物理中的一个重要概念,它是描述质点之间相互作用的力。

下面是高中物理万有引力的一些基本知识点总结:1. 万有引力的定义:万有引力是质点之间由于引力的作用而产生的相互吸引力。

2. 牛顿万有引力定律:牛顿在1666年提出了万有引力定律,它表述为“两个物体之间的引力与它们质量的乘积成正比,与它们距离的平方成反比”。

具体公式为F=G(m1*m2/r^2),其中F为引力大小,G为万有引力常量,m1和m2分别为两个质点的质量,r为它们之间的距离。

3. 万有引力的特点:万有引力是一种普遍存在的力,质点之间的作用力始终存在,无论它们之间的距离有多远。

它是一种吸引力,方向始终指向两个质点之间的连线上。

4. 万有引力的质点模型:为了简化计算,我们可以将物体近似为质点,即忽略物体的大小和形状,只考虑其质量和位置。

5. 万有引力和距离的关系:根据万有引力定律,引力与距离的平方成反比。

当两个质点之间的距离加倍时,引力减少到原来的四分之一;当距离减半时,引力增加到原来的四倍。

6. 万有引力和质量的关系:引力与质量的乘积成正比。

质量越大,引力也越大;质量越小,引力也越小。

7. 万有引力常量G:G是一个常量,它的值为6.674 × 10^-11 N·m^2/kg^2。

这个常量是通过实验测量得出的,它决定了万有引力的大小。

8. 地球上物体的重力:地球的质量很大,所以其对地球表面上的物体产生的引力非常强大,我们称之为重力。

重力是物体下落的原因,它与物体的质量成正比。

地球上任何物体的重力公式为F=mg,其中F为物体的重力,m为物体的质量,g为重力加速度。

9. 使万有引力为零的情况:如果两个物体之间的距离趋于无穷远,它们之间的引力会趋于零,这时不存在任何相互作用。

10. 万有引力的应用:万有引力是天体运动的重要力学基础。

它解释了行星绕太阳的椭圆轨道、天体潮汐现象、小行星带和宇宙的膨胀等现象。

《认识万有引力定律》 知识清单

《认识万有引力定律》 知识清单

《认识万有引力定律》知识清单一、什么是万有引力定律万有引力定律是指任何两个物体之间都存在相互吸引的力,这个力的大小与这两个物体的质量成正比,与它们之间距离的平方成反比。

用公式表示就是:F = G (m1 m2) / r²,其中 F 表示两个物体之间的引力,G 是万有引力常量,约为 667×10⁻¹¹ N·m²/kg²,m1 和 m2 分别表示两个物体的质量,r 是两个物体质心之间的距离。

二、万有引力定律的发现者万有引力定律是由英国科学家艾萨克·牛顿发现的。

据说,牛顿是在看到苹果从树上落下时,开始思考物体下落的原因,并最终发现了万有引力定律。

这个故事虽然简单,但却生动地展示了牛顿敏锐的观察力和深刻的思考能力。

三、万有引力定律的意义1、解释天体运动万有引力定律成功地解释了天体的运动规律,包括行星绕太阳的运动、卫星绕行星的运动等。

它使得人们能够准确地预测天体的位置和运动轨迹,为天文学的发展奠定了坚实的基础。

2、统一了地上和天上的力学在牛顿之前,人们认为天上和地上的物体遵循不同的力学规律。

万有引力定律的发现表明,无论是地球上的物体还是天体,都受到相同的引力作用,从而统一了地上和天上的力学。

3、推动科学技术的发展万有引力定律在航天技术、卫星通信、导航等领域有着广泛的应用。

例如,在计算卫星的轨道、发射火箭时,都需要用到万有引力定律。

四、万有引力定律的适用范围1、宏观物体万有引力定律适用于宏观物体,对于微观粒子,由于量子力学效应的影响,万有引力定律不再适用。

2、弱引力场在强引力场中,如黑洞附近,万有引力定律需要进行修正,需要用到广义相对论。

五、万有引力常量的测量1、卡文迪许扭秤实验英国科学家亨利·卡文迪许通过巧妙的扭秤实验,成功地测量出了万有引力常量 G 的值。

他的实验设计非常精巧,利用了微小的引力作用产生的扭转力矩来测量引力的大小。

万有引力知识点汇总

万有引力知识点汇总

万有引力开普勒行星运动定律1.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.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.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.此比值的大小只与有关,在不同的星系中,此比值是不同的.(R 3T 2=k ) 一、对开普勒三定律的理解1.开普勒第一定律说明了不同行星绕太阳运动时的椭圆轨道是不同的,但有一个共同的焦点.2.行星靠近太阳的过程中都是向心运动,速度增加,在近日点速度最大;行星远离太阳的时候都是离心运动,速度减小,在远日点速度最小.3.开普勒第三定律的表达式为a 3T2=k ,其中a 是椭圆轨道的半长轴,T 是行星绕太阳公转的周期,k 是一个常量,与行星无关但与中心天体的质量有关.二、开普勒三定律的应用1.开普勒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.表达式a 3T2=k 中的常数k 只与中心天体的质量有关.如研究行星绕太阳运动时, 常数k 只与太阳的质量有关,研究卫星绕地球运动时,常数k 只与地球的质量有关.三、太阳与行星间的引力1.模型简化:行星以太阳为圆心做匀速圆周运动,太阳对行星的引力提供了行星做匀速圆周运一、太阳与行星间的引力2.万有引力的三个特性(1)普遍性: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着这种相互吸引的力.(2)相互性: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,总是满足牛顿第三定律.(3)宏观性:地面上的一般物体之间的万有引力很小,与其他力比较可忽略不计,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.四、万有引力和重力的关系1. 万有引力和重力的关系如图6-2、3-3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F 1、F 2两个分力,其中F 1为物体随地球自转做圆周运动的向心力F n ,F 2就是物体的重力mg2.近似关系:如果忽略地球的自转,则万有引力和重力的关系为:mg =GMm R 2,g 为地球表面的重力加速度.关系式2G Mm/R mg =即2gr G M =3.随高度的变化:在高空中的物体所受到的万有引力可认为等于它在高空中所受的重力mg ′=G Mm(R +h )2,在地球表面时mg =G Mm R 2,所以在距地面h 处的重力加速度g ′=R 2(R +h )2g . 五.计算天体的质量行星绕太阳,卫星绕行星做匀速圆周运动,为他们提供向心力的就是他们之间的万有引力,测量出环绕周期和环绕半径。

万有引力知识点

万有引力知识点

第六章 万有引力与航天7.万有引力与重力的关系:(1)“黄金代换”公式推导:当F G =时,就会有22gR GM RGMm mg =⇒=。

(2)注意:①重力是由于地球的吸引而使物体受到的力,但重力不是万有引力。

②只有在两极时物体所受的万有引力才等于重力。

③重力的方向竖直向下,但并不一定指向地心,物体在赤道上重力最小,在两极时重力最大。

④随着纬度的增加,物体的重力减小,物体在赤道上重力最小,在两极时重力最大。

⑤物体随地球自转所需的向心力一般很小,物体的重力随纬度的变化很小,因此在一般粗略的计算中,可以认为物体所受的重力等于物体所受地球的吸引力,即可得到“黄金代换”公式。

8.万有引力定律与天体运动:运动性质:通常把天体的运动近似看成是匀速圆周运动。

从力和运动的关系角度分析天体运动:天体做匀速圆周运动运动,其速度方向时刻改变,其所需的向心力由万有引力提供,即F 需=F 万。

如图所示,由牛顿第二定律得:2m ,LGM F ma F ==万需,从运动的角度分析向心加速度: .)2(22222L f L T L L v a n ππω=⎪⎭⎫ ⎝⎛=== (3)重要关系式:.)2(222222L f m L T m L m L v m L GMm ππω=⎪⎭⎫ ⎝⎛=== 2、地球绕太阳公转的角速度为ω1,轨道半径为R 1,月球绕地球公转的角速度为ω2,轨道半径为R 2,那么太阳的质量是地球质量的多少倍?解析:地球与太阳的万有引力提供地球运动的向心力,月球与地球的万有引力提供月球运动的向心力,最后算得结果为321221 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛R R ωω。

9.计算大考点:“填补法”计算均匀球体间的万有引力: 谈一谈:万有引力定律适用于两质点间的引力作用,对于形状不规则的物体应给予填补,变成一个形状规则、便于确定质点位置的物体,再用万有引力定律进行求解。

模型:如右图所示,在一个半径为R ,质量为M 的均匀球体中,紧贴球的边缘挖出一个半径为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 的质点m 的引力是多大?思路分析:把整个球体对质点的引力看成是挖去的小球体和剩余部分对质点的引力之和,即可求解。

高一物理万有引力知识点总结

高一物理万有引力知识点总结

高一物理万有引力知识点总结
一、引力
1、引力是指物体之间的相互之间的作用力。

2、引力的定义是:质点之间的相互作用力,由距离决定,两者
距离越近,作用力越大,质点距离越远,作用力越小。

3、引力法则:引力作用力是双向的,即两质点之间的引力是相
等的。

二、引力的类型
1、斥力:即两物体间的反作用力。

2、弹力:物体之间的弹力也可以理解为引力,如弹簧的弹力。

3、磁力:当有磁体存在时,它们之间会产生的磁力。

4、重力:重力也是一种引力,也是宇宙中最有名的引力,它是
引起物体的自由落体运动的主要原因。

三、引力的实验
1、布拉格实验:是实验物理学家布拉格(1887年)用来测量引力的实验,该实验就揭示了物质间的相互引力。

2、太阳引力实验:该实验是行星发射实验的一种,它使用火箭
向太阳系内的行星发射小卫星,测量其飞行到临近太阳时引力的变化。

四、引力的其他知识
1、引力的公式:引力公式为F=G×m1×m2/r2,其中F表示引力,G表示万有引力常数,m1、m2表示两个作用质点的质量,r表示两个质点之间的距离。

2、万有引力常数:万有引力常数是宇宙中最基本的常数,它的值大约为6.67×10-11 N·m2/kg2。

万有引力知识点汇总

万有引力知识点汇总

万有引力知识点汇总在我们的日常生活中,物体的下落、天体的运行,都离不开万有引力的作用。

万有引力是物理学中一个非常重要的概念,它不仅解释了许多自然现象,也为人类探索宇宙提供了理论基础。

接下来,让我们一起详细了解一下万有引力的相关知识点。

一、万有引力定律的发现万有引力定律是由英国科学家牛顿发现的。

据说,牛顿在看到苹果从树上落下时,开始思考物体下落的原因,并最终得出了万有引力定律。

牛顿的思考是基于对天体运动的观察和研究。

当时,天文学家开普勒已经发现了行星运动的三大定律,但对于行星为什么会按照这样的规律运动,还没有一个合理的解释。

牛顿通过深入的思考和数学推导,得出了万有引力定律,成功地解释了行星的运动规律。

二、万有引力定律的内容万有引力定律的内容是:任何两个物体之间都存在相互吸引的力,这个力的大小与两个物体的质量成正比,与它们之间的距离的平方成反比。

用公式表示为:$F = G\frac{m_1m_2}{r^2}$其中,$F$表示两个物体之间的引力,$G$是万有引力常量,其值约为$667×10^{-11} N·m^2/kg^2$,$m_1$和$m_2$分别表示两个物体的质量,$r$表示两个物体质心之间的距离。

三、万有引力常量的测定万有引力常量$G$的测定是一个非常重要的实验。

英国科学家卡文迪许通过巧妙的实验设计,利用扭秤实验测量出了$G$的值。

卡文迪许的实验装置非常精巧。

他将两个小铅球分别固定在一根轻质横杆的两端,横杆中间用一根细丝悬挂起来,形成一个扭秤。

然后,他再用两个大铅球分别靠近两个小铅球,由于万有引力的作用,横杆会发生扭转。

通过测量横杆的扭转角度,就可以计算出万有引力的大小,从而推算出$G$的值。

四、万有引力定律的适用范围万有引力定律适用于两个质点之间的相互作用。

但在实际情况中,大多数物体都不能看作质点。

对于质量分布均匀的球体,可以将其视为质量集中在球心的质点来计算引力。

当两个物体之间的距离远大于物体的尺寸时,也可以近似地将物体看作质点来计算引力。

必修二物理第六章万有引力知识点

必修二物理第六章万有引力知识点

必修二物理第六章万有引力知识点1. 万有引力定律: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。

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

2. 万有引力常数:G为一个固定的常数,其数值为6.674 × 10^-11 N·m^2/kg^2。

它描述了质量和引力之间的比例关系。

3. 地球上的重力:地球对物体的引力称为重力,是物体的质量和地球质量之间的引力作用。

数学表达式为F = mg,其中F为物体所受的重力,m为物体的质量,g为重力加速度(在地球上约为9.8 m/s^2)。

4. 引力的方向:引力的方向始终指向两个物体之间的中心,且大小相等。

5. 引力与质量的关系:引力与物体的质量成正比,质量越大,引力越大。

6. 引力与距离的关系:引力与两个物体之间的距离的平方成反比,距离越远,引力越弱。

7. 引力的作用范围:万有引力是一种长程力,作用范围无限远,即两个物体之间的引力不受距离的限制。

8. 四个基本力中的引力:万有引力是四个基本力之一,其他三个基本力分别为电磁力、强核力和弱核力。

9. 行星运动的引力:行星绕太阳运动是由于太阳对行星的引力作用,根据万有引力定律,太阳对行星的引力提供了向心力,使行星保持在轨道上运动。

10. 引力场:引力形成了一个与质量有关的场,任何在这个场中的物体都会受到引力的作用。

11. 引力势能:两个物体之间的引力势能等于它们之间的引力所做的功,计算公式为Ep = -G × (m1 × m2) / r,其中Ep为引力势能。

12. 开普勒定律:开普勒定律描述了行星运动的规律,其中包括行星轨道的椭圆形状、行星在不同位置上的速度以及行星轨道面与太阳赤道面的关系。

开普勒定律与万有引力定律的结合使得我们能够准确描述行星的运动。

(完整版)万有引力定律公式总结

(完整版)万有引力定律公式总结

万有引力定律知识点班级: 姓名:一、三种模型1、匀速圆周运动模型:无论自然天体还是人造天体都可以看成质点,围绕中心天体做匀速圆周运动。

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 第一定律(椭圆定律):所有行星绕太阳的运动轨道都是椭圆,太阳位于椭圆的每一个焦点上。

第二定律(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(周期定律):所有行星绕太阳运动的椭圆轨道半长轴R 的三次方跟公转周期T 的二次方的比值都相等.(表达式) 四、基础公式线速度:v ==== 角速度:== == 向心力:F=m =m(2r=m (2)2r= m (2)2r=m =m 向心加速度:a== (2r= (2)2r= (2)2r== 五、两个基本思路 1.万有引力提供向心力:ma r T m r m r v m r M G ====222224m πω 2.忽略地球自转的影响:mg RGM =2m (2g R GM =,黄金代换式) 六、测量中心天体的质量和密度测质量: 1.已知表面重力加速度g ,和地球半径R.(mg R GM =2m ,则G gR M 2=)一般用于地球 2.已知环绕天体周期T 和轨道半径r 。

(r T m r Mm G 2224π= ,则2324GTr M π=) 3.已知环绕天体的线速度v 和轨道半径r.(r v m rMm G 22=,则G r v M 2=) 4.已知环绕天体的角速度ω和轨道半径r (r m rMm G 22ω=,则G r M 32ω=) 5.已知环绕天体的线速度v 和周期T (Tr v π2=,r v m r M G 22m =,联立得G T M π2v 3=)测密度:已知环绕天体的质量m 、周期T 、轨道半径r.中心天体的半径R ,求中心天体的密度ρ 解:由万有引力充当向心力r T m r Mm G 2224π= 则2324GTr M π=——① 又334R V M πρρ⋅==—-② 联立两式得:3233R GT r πρ= 当R=r 时,有23GTπρ= 注:R 中心天体半径,r 轨道半径,球体体积公式334R V π=七、星球表面重力加速度、轨道重力加速度问题1.在星球表面: 2RGM mg =(g 为表面重力加速度,R 为星球半径) 2.离地面高h: 2)(h R GM g m +='(g '为h 高处的重力加速度) 联立得g'与g 的关系: 22)('h R gR g += 八、卫星绕行的向心加速度、速度、角速度、周期与半径的关系1.ma r M G =2m ,则2a rM G =(卫星离地心越远,向心加速度越小) 2.r v m rMm G 22=,则r GM v =(卫星离地心越远,它运行的速度越小) 3.r m rMm G 22ω=,则3r GM =ω(卫星离的心越远,它运行的角速度越小) 4.r Tm r Mm G 2224π=,则GMT 32r 4π=(卫星离的心越远,它运行的周期越大) 九、三大宇宙速度 第一宇宙速度(环绕速度):7。

万有引力定律知识点总结

万有引力定律知识点总结

万有引力定律知识点总结万有引力定律一.开普勒运动定律 (1)开普勒第一定律:所有的行星绕太阳运动的轨道都是,太阳处在所有椭圆的一个上.相等.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:三、万有引力和重力不考虑自转的情况下,F 万=mg(2)开普勒第二定律:对于每一个行星而言,太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的 (3)开普勒第三定律:所有行星的轨道的的比值都相等.四.天体表面重力加速度问题)例 1:火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行,根据开普勒行星运动定律可知(A.火星与木星公转周期相等 B.火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等 C.太阳位于木星运行椭圆轨道的某焦点上 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设天体表面重力加速度为 g,天体半径为 R,由重力加速度的关系为g1 R22 M 1 ? ? g 2 R12 M 2得 g= GM ,由此推得两个不同天体表面 R2例3:据报道,最近在太阳系外发现了首颗“宜居”行星,其质量约为地球质量的 6.4 倍,一个在地球表面重量为 600 N 的人在这个行星表面的重量将变为960 N,由此可推知该行星的半径与地球半径之比约为 A.0.5 B.2. C.3.2 D.4 五.天体质量和密度的计算二.万有引力定律 (1) 公式:F= ,其中 G ? 6.67 ? 10?11 N ? m 2 / kg 2 ,称为为有引力恒量。

间的相互作用,当两个物体间的距离远远大于物体本身间的距离.对于均匀的球体,r 是两1.只能求中心天体的质量2. 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 4? 2 3?r 2 4? 2 r 3 M mM M G 2 =m 2 r,由此可得:M= ;ρ = = = (R 为行星的半径) 2 4 3 GT 2 R 3 V GT T r ?R3(2) 适用条件:严格地说公式只适用于的大小时,公式也可近似使用,但此时 r 应为两物体间的距离对于质量为 m 1 和质量为 m 2 的两个物体间的万有引力的表达式 F=Gm1m2 r2例 2:下()例4:登月火箭关闭发动机在离月球表面112 km 的空中沿圆形轨道运动,周期是 120.5 min,月球的半径是 1740 km,根据这组数据计算月球的质量和平均密度.土星 29.5列说法正确的是公转周期(年)水星 0.241金星 0.615地球 1.0火星 1.88木星 11.86A.公式中的 G 是引力常量,它是人为规定的 B.当两物体间的距离 r 趋于零时,万有引力趋于无穷大 C.两物体间的引力大小一定是相等的六、讨论天体运动规律的基本思路基本方法:把天体的运动看成是匀速圆周运动,其所需向心力由万有引力提供。

万有引力与航天知识点归纳

万有引力与航天知识点归纳

万有引力与航天知识点归纳一、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和的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比。

2. 公式,其中,称为引力常量。

3. 适用条件适用于两个质点间的相互作用。

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。

对于质量分布均匀的球体,为两球心间的距离。

二、万有引力定律的应用1. 计算天体质量对于中心天体和环绕天体,根据万有引力提供向心力。

若已知环绕天体的线速度和轨道半径,则。

若已知环绕天体的角速度和轨道半径,则。

若已知环绕天体的周期和轨道半径,则。

2. 计算天体密度对于质量为、半径为的天体,若有一颗卫星绕其做匀速圆周运动,轨道半径为。

由,天体的体积。

当卫星绕天体表面运行时,则。

三、人造卫星1. 卫星的动力学方程万有引力提供向心力,即。

2. 卫星的线速度由可得,说明卫星的线速度与轨道半径的平方根成反比,轨道半径越大,线速度越小。

3. 卫星的角速度由可得,轨道半径越大,角速度越小。

4. 卫星的周期由可得,轨道半径越大,周期越大。

5. 地球同步卫星特点:周期,与地球自转周期相同。

轨道平面与赤道平面重合。

高度,线速度。

四、宇宙速度1. 第一宇宙速度定义:卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度。

计算:由(为地球半径),可得。

这是人造地球卫星的最小发射速度,也是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度。

2. 第二宇宙速度,当卫星的发射速度大于而小于时,卫星绕地球运行;当卫星的发射速度等于或大于时,卫星将脱离地球的引力束缚,成为绕太阳运行的人造行星。

3. 第三宇宙速度,当卫星的发射速度等于或大于时,卫星将挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳系以外的宇宙空间去。

五、双星系统1. 特点两颗星绕它们连线上的某一点做匀速圆周运动,它们之间的万有引力提供各自做圆周运动的向心力。

2. 规律对于质量分别为、的两颗星,轨道半径分别为、,两星之间的距离为()。

物理万有引力知识点大全

物理万有引力知识点大全

物理万有引力知识点大全物理万有引力知识点一、行星运动1.地心说和日心说地心说认为地球是宇宙的中心,是静止不动的,太阳、月亮及其它行星都绕地球运动,日心说认为太阳是静止不动的,地球和其它行星都绕太阳运动,日心说是形成新的世界观的基础,是对宗教的挑战。

2.开普勒第一定律开普勒第一定律指出: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,这个定律也叫做“轨道定律”,它正确描述了行星运动轨道的形状。

3.开普勒第三定律开普勒第三定律指出: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,即R3/T2=k.这个定律也叫“周期定律”.行星运动三定律是开普勒根据第谷连续20年对行星运动进行观察记录的数据,经过刻苦计算而得出的结论.二、万有引力定律1.万有引力定律的内容(l)万有引力是由于物体具有质量而在物体之间产生的一种相互作用.它的大小和物体的质量及两个物体之间的距离有关:两个物体质量越大,它们间的万有引力越大;两物体间距离越远,它们间的万有引力越小.通常两个物体之间的万有引力极其微小,在天体系统中,万有引力的作用是决定性的.(2)万有引力定律的公式是:.即两物体间万有引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比.2.引力常量及其测定(1)万有引力常量G=6.__10-11 N?m2/kg2,通常取G=6.67×10-11 N?m2/kg2.(2)万有引力常量G的值是由英国物理学家卡文迪许用扭秤装置首先准确测定的.G的测定不仅用实验证实了万有引力的存在,同时也使万有引力定律有了实用价值.3.万有引力定律的应用万有引力定律在研究天体运动中起着决定性的作用,它把地面上物体的运动规律与天体运动的规律统一起来,是人类认识宇宙的基础.万有引力定律在天文学上的下列应用:(1)用万有引力定律求中心星球的质量和密度当一个星球绕另一个星球做匀速圆周运动时,设中心星球质量为M,半径为R,环绕星球质量为m,线速度为v,公转周期为T,两星球相距r,由万有引力定律有:,可得出,由r、v或r、T就可以求出中心星球的质量;如果环绕星球离中心星球表面很近,即满足r≈R,那么由可以求出中心星球的平均密度ρ。

万有引力知识点总结(必备3篇)

万有引力知识点总结(必备3篇)

万有引力知识点总结第1篇1.开普勒第三定律:t2/r3=k(=42/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=,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;=(gm/r3)1/2;t=2(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=;v2=;v3=6.地球同步卫星gmm/(r地+h)2=m42(r地+h)/t2{h36000km,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xxx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*速度均为。

万有引力知识点总结第2篇定义:万有引力是由于物体具有质量而在物体之间产生的一种相互作用。

它的大小和物体的质量以及两个物体之间的距离有关。

物体的质量越大,它们之间的万有引力就越大;物体之间的距离越远,它们之间的万有引力就越小。

两个可看作质点的物体之间的万有引力,可以用以下公式计算:F=GmM/r^2,即万有引力等于引力常量乘以两物体质量的乘积除以它们距离的平方。

其中G代表引力常量,其值约为×10的负11次方单位N·m2/kg2。

为英国科学家卡文迪许通过扭秤实验测得。

万有引力的推导:若将行星的轨道近似的看成圆形,从开普勒第二定律可得行星运动的角速度是一定的,即:ω=2π/T(周期)如果行星的质量是m,离太阳的距离是r,周期是T,那么由运动方程式可得,行星受到的力的作用大小mrω^2=mr(4π^2)/T^2另外,由开普勒第三定律可得r^3/T^2=常数k'那么沿太阳方向的力为mr(4π^2)/T^2=mk'(4π^2)/r^2由作用力和反作用力的关系可知,太阳也受到以上相同大小的力。

(完整版)万有引力定律-知识点

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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。

万有引力定律知识点总结

万有引力定律知识点总结

万有引力定律知识点总结1.定律表述2.牛顿的发现牛顿通过研究苹果掉落的问题,发现了地球对苹果的引力,进而猜测物体间存在一种普遍的引力现象,并开始研究重力的本质。

3.引力的普遍性4.引力的性质引力是一种吸引力,它的大小与物体的质量成正比,与距离的平方成反比。

质量越大,引力越大;距离越近,引力越大。

5.引力的作用对象引力的作用对象包括任何有质量的物体,从微观粒子到宇宙天体都受到引力的作用。

例如,地球对人和物体的引力可以使人和物体保持在地面上。

6.引力的无质量物体根据等效原理,无论物体的质量大小,无质量的物体受到的引力都是相同的。

也就是说,无论是一个质量为1kg的物体,还是一个质量为10kg的物体,它们在地球上受到的重力都相同,都是9.8N。

7.引力的矢量性质引力是一个矢量,具有大小、方向和作用点。

它的方向始终指向两物体之间的连线方向,作用点位于两物体连线上。

8.引力的非接触性引力不需要物体之间的接触就可以产生作用,即使物体之间存在遮挡,仍然可以相互吸引。

9.引力的远程性引力是一种远程相互作用力,两个物体之间即使距离很远,仍然可以相互产生引力作用。

10.引力的作用力对根据牛顿第三定律,如果物体1对物体2施加一定的引力,那么物体2对物体1也会施加相同大小、相反方向的引力,这称为引力的作用力对。

11.引力的宏观表现在宏观尺度上,引力主要表现为星体之间的相互吸引作用,例如行星公转、卫星绕地球运动等。

12.引力在宇宙中的作用引力在宇宙中起着至关重要的作用,控制了星系、星云的形成与演化,维持了银河系的稳定,也决定了宇宙的大尺度结构。

总结起来,万有引力定律是描述物质之间相互作用的力的定律,它展示了物体之间的普遍吸引现象。

引力的表达式为F=G×m1×m2/r^2,其中F为引力大小,G为万有引力常数,m1和m2为物体的质量,r为物体之间的距离。

这一定律对于解释行星运动、人造卫星轨道等有着重要的意义。

万有引力定律及其应用知识点与考点总结

万有引力定律及其应用知识点与考点总结

万有引力定律及其应用知识点与考点总结F=G*(m1*m2)/r^2其中,F是两个物体之间的引力,G是一个常量,m1和m2分别是这两个物体的质量,r是它们之间的距离。

1.行星运动:万有引力定律可以用来解释行星之间的相互作用。

根据这个定律,行星绕太阳运动的轨道是椭圆形的,且行星与太阳之间的引力与它们之间的距离成反比。

2.卫星运动:卫星绕地球运动的轨道也可以用万有引力定律来描述。

根据这个定律,卫星与地球之间的引力与它们之间的距离成反比,使得卫星能够保持在固定的轨道上。

3.重力加速度:万有引力定律也可以用来计算物体在地球表面上的重力加速度。

根据这个定律,地球对物体施加的引力与物体的质量成正比,因此物体的重力加速度与其质量无关。

4.弹道弧线:当物体在重力作用下以一定速度进行抛射运动时,其轨迹将会是一个弧线。

万有引力定律可以用来解释这种弧线轨迹,并计算物体的飞行距离、最大高度等参数。

5.引力势能:根据万有引力定律,物体在地球表面上的引力势能可以用地球与物体之间的距离和物体的质量来计算。

这个应用可以用来解释物体的自由落体运动和弹跳运动等现象。

1.数学表达式的理解:考生需要熟悉万有引力定律的数学表达式,理解其中的符号表示和物理意义,能够根据问题条件进行适当的数值计算。

2.引力与质量的关系:考生需要理解引力与物体质量之间的关系,能够根据物体质量的变化来判断引力的变化趋势。

3.引力与距离的关系:考生需要理解引力与物体间距离的关系,能够根据物体间距离的变化来判断引力的变化趋势。

4.引力的方向:考生需要理解引力是一种相互作用力,具有大小和方向。

对于物体间的引力,考生需要能够判断引力的方向是向内还是向外。

5.引力的应用问题:考生需要能够应用万有引力定律解决与行星运动、卫星运动、重力加速度等相关的问题,包括计算轨道参数、物体的加速度、引力势能等等。

总之,万有引力定律是物理学中的基本定律之一,具有重要的理论和实际应用意义。

理解和掌握这个定律的数学表达式和物理意义,以及应用该定律解决实际问题的能力,是物理学习的重要内容和考查要点。

万有引力知识点汇总

万有引力知识点汇总

万有引力知识点汇总万有引力是牛顿力学的三大定律之一,是描述物体之间相互作用的重要力量。

它是自然界中普遍存在的力,影响着我们身边的一切。

本文将对万有引力的知识点进行汇总,深入探讨其概念、公式及应用。

一、概念万有引力是指任何两个物体之间都存在着一种吸引力,这种力的大小与两个物体的质量和它们之间的距离有关。

牛顿在其《自然哲学的数学原理》中明确了万有引力的概念,并提出了万有引力定律。

二、公式1. 万有引力定律:牛顿的万有引力定律可以用如下公式表示:F =G * (m1 * m2) / r^2其中,F表示物体之间的引力大小,G表示万有引力常数(近似值为6.67430×10^(-11) N*m^2/kg^2),m1和m2分别是两个物体的质量,r表示它们之间的距离。

2. 引力的方向:根据万有引力定律可知,物体之间的引力方向与它们之间的连线方向相同,即指向对方。

3. 引力的大小与质量和距离的关系:万有引力与物体的质量成正比,与它们之间的距离的平方成反比。

质量越大,引力越大;距离越远,引力越小。

三、应用1. 行星公转:行星绕太阳公转的轨道是由引力保持的。

太阳的质量巨大,因此它对行星的引力也很大,使其保持在固定的轨道上。

2. 卫星运动:人造卫星绕地球运动也是由万有引力来驱动的。

卫星需要以足够高的速度绕地球一周,使其受到的向心力与地球引力相平衡,从而保持在轨道上。

3. 物体自由下落:地球对物体的引力使物体向下运动,这就是我们通常所说的自由下落。

物体的重量实际上就是地球对其施加的引力。

4. 物体的重量:物体在地球上的重量由其质量和地球对其施加的引力决定。

重力加速度约为9.8 m/s^2,利用重力公式可以计算物体在地球上的重量。

5. 星际导航:在星际飞船的导航过程中,万有引力也起到重要的作用。

飞船需要准确计算和使用行星和恒星的引力以调整速度和轨道,从而到达目的地。

四、结语万有引力是牛顿力学的重要内容之一,深入理解万有引力概念、公式及其应用对于理解宇宙运行规律具有重要意义。

万有引力定律知识点总结

万有引力定律知识点总结

一、开普勒行星运动定律定律内容图示第一定律(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。

第二定律(面积定律)对任意一个行星来说,他与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。

第三定律(周期定律)所有行星的轨道半径的半长轴的三次方跟它的公转周期的平方的比值都相等,a3/T2=k。

注意:1. 开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳运转,对于卫星绕行星运转,也遵循类似的运动规律。

2.比例系数k与中心天体质量有关,与行星或卫星质量无关,是个常量,但不是恒量,在不同的星系中,k值不相同。

3. T为公转周期,不是自转周期。

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.表达式:F=G221 r mm其中G=×10-11N•m2/kg2,称为为有引力恒量。

3.适用条件:用于计算引力大小的万有引力公式严格地说只适用于两质点间引力大小的计算,如果相互吸引的双方是质量分布均匀的球体,则可将其视为质量集中于球心的质点,此时r是两球心间的距离。

4.对万有引力定律的理解(1)普遍性:万有引力是普遍存在于宇宙中任何有质量物体之间的相互吸引力,它是自然界中物体之间的基本的相互作用之一,任何客观存在的两部分有质量的物体之间都存在着这种相互作用。

(2)相互性:两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作用力.它们大小相等,方向相反,分别作用在两个物体上。

(3)宏观性:通常情况下,万有引力非常小,它的存在可由卡文迪许扭秤来观察,只有在质量巨大的天体间,它的存在才有宏观物理意义。

二、重力加速度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.1.若不计地球自转的影响,则物体在地球表面的重力等于地球对物体的万有引力,即2GMmmgR=, 则星球表面的重力加速度为:2GMgR=2.同理,若不计地球自转的影响,在距地球表面高h处的重力加速度为:2()hGMgR h=+3.若考虑地球自转的影响,(1)在赤道处,物体的万有引力分解为两个分力F向和mg刚好在一条直线上,则有F=F向+mg,所以mg=F一F向=2GMmR-mRω自2则赤道处重力加速度为:g=2GMR-Rω自2(而地球赤道处的向心加速度a n= Rω自2 =s2,因此一般不计其自转的影响;注意:当题目中出现地球自转时需要考虑此问题。

(完整版)万有引力知识点详细归纳

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第五章:万有引力定律 人造地球卫星『夯实基础知识』1.开普勒行星运动三定律简介(轨道、面积、比值)丹麦开文学家开普勒信奉日心说,对天文学家有极大的兴趣,并有出众的数学才华,开普勒在其导师弟谷连续20年对行星的位置进行观测所记录的数据研究的基楚上,通过四年多的刻苦计算,最终发现了三个定律。

第一定律:所有行星都在椭圆轨道上运动,太阳则处在这些椭圆轨道的一个焦点上; 第二定律:行星沿椭圆轨道运动的过程中,与太阳的连线在单位时间内扫过的面积相等; 第三定律: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.即k T r =23开普勒行星运动的定律是在丹麦天文学家弟谷的大量观测数据的基础上概括出的,给出了行星运动的规律。

2.万有引力定律及其应用(1) 内容:宇宙间的一切物体都是相互吸引的,两个物体间的引力大小跟它们的质量成积成正比,跟它们的距离平方成反比,引力方向沿两个物体的连线方向。

2r MmGF =(1687年) 2211/1067.6kg m NG ⋅⨯=-叫做引力常量,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,1798年由英国物理学家卡文迪许利用扭秤装置测出。

万有引力常量的测定——卡文迪许扭秤 实验原理是力矩平衡。

实验中的方法有力学放大(借助于力矩将万有引力的作用效果放大)和光学放大(借助于平面境将微小的运动效果放大)。

万有引力常量的测定使卡文迪许成为“能称出地球质量的人”:对于地面附近的物体m ,有2EE R m m G mg =(式中R E 为地球半径或物体到地球球心间的距离),可得到G gR m EE 2=。

(2)定律的适用条件: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.当两个物体间的距离无限靠近时,不能再视为质点,万有引力定律不再适用,不能依公式算出F 近为无穷大。

高中物理万有引力知识点总结

高中物理万有引力知识点总结

高中物理万有引力知识点总结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/r1/2;ω=GM/r31/2;T=2πr3/GM1/2{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+h2=m4π2r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。

1、卢瑟福的原子核式结构学说跟经典的电磁理论发生矛盾矛盾为:a、原子是不稳定的;b、原子光谱是连续谱,1913年玻尔丹麦在其基础上,把普朗克的量子理论运用到原子系统上,提出玻尔理论。

2、玻尔理论的假设:1原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些状态中原子是稳定的,电子虽然绕核运动,但并不向外辐射能量,这些状态叫做定态。

氢原子的各个定态的能量值,叫做它的能级。

原子处于最低能级时电子在离核最近的轨道上运动,这种定态叫做基态;原子处于较高能级时电子在离核较远的轨道上运动的这些定态叫做激发态。

2原子从一种定态设能量为En跃迁到另一种定态设能量为Em时,它辐射或吸收一定频率的光子,光子的能量由这两种定态的能量差决定,即h=En-Em3原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。

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第五章:万有引力定律 人造地球卫星『夯实基础知识』1.开普勒行星运动三定律简介(轨道、面积、比值)丹麦开文学家开普勒信奉日心说,对天文学家有极大的兴趣,并有出众的数学才华,开普勒在其导师弟谷连续20年对行星的位置进行观测所记录的数据研究的基楚上,通过四年多的刻苦计算,最终发现了三个定律。

第一定律:所有行星都在椭圆轨道上运动,太阳则处在这些椭圆轨道的一个焦点上; 第二定律:行星沿椭圆轨道运动的过程中,与太阳的连线在单位时间内扫过的面积相等; 第三定律: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.即k T r =23开普勒行星运动的定律是在丹麦天文学家弟谷的大量观测数据的基础上概括出的,给出了行星运动的规律。

2.万有引力定律及其应用(1) 内容:宇宙间的一切物体都是相互吸引的,两个物体间的引力大小跟它们的质量成积成正比,跟它们的距离平方成反比,引力方向沿两个物体的连线方向。

2r MmGF =(1687年) 2211/1067.6kg m NG ⋅⨯=-叫做引力常量,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,1798年由英国物理学家卡文迪许利用扭秤装置测出。

万有引力常量的测定——卡文迪许扭秤 实验原理是力矩平衡。

实验中的方法有力学放大(借助于力矩将万有引力的作用效果放大)和光学放大(借助于平面境将微小的运动效果放大)。

万有引力常量的测定使卡文迪许成为“能称出地球质量的人”:对于地面附近的物体m ,有2EE R m m G mg =(式中R E 为地球半径或物体到地球球心间的距离),可得到G gR m EE 2=。

(2)定律的适用条件: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.当两个物体间的距离无限靠近时,不能再视为质点,万有引力定律不再适用,不能依公式算出F 近为无穷大。

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1kg 的两个质点相距1m 时相互作用的万有引力.(3) 地球自转对地表物体重力的影响。

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,在纬度为ϕ的地表处,万有引力的一个分力充当物体随地球一起绕地轴自转所需的向心力 F 向=mRcos ϕ·ω2(方向垂直于地轴指向地轴),而万有引力的另一个分力就是通常所说的重力mg ,其方向与支持力N 反向,应竖直向下,而不是指向地心。

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R 逐渐减小,向心力mRcos ϕ·ω2减小,重力逐渐增大,相应重力加速度g 也逐渐增大。

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=G 221r m m -m 2Rω自2。

物体在两极时,其受力情况如图丙所示,这时物体不再做圆周运动,没有向心力,物体受到的万有引力F 引和支持力N 是一对平衡力,此时物体的重力mg =N =F 引。

综上所述重力大小:两个极点处最大,等于万有引力;赤道上最小,其他地方介于两者之间,但差别很小。

重力方向:在赤道上和两极点的时候指向地心,其地方都不指向地心,但与万有引力的夹角很小。

由于地球自转缓慢,物体需要的向心力很小,所以大量的近似计算中忽略了自转的影响,在此基础上就有:地球表面处物体所受到的地球引力近似等于其重力,即2RGmM≈mg 说明:由于地球自转的影响,从赤道到两极,重力的变化为千分之五;地面到地心的距离每增加一千米,重力减少不到万分之三,所以,在近似的计算中,认为重力和万有引力相等。

万有引力定律的应用:基本方法:卫星或天体的运动看成匀速圆周运动, F 万=F 心(类似原子模型) 方法:轨道上正常转:rT m r m r v m r Mm G 222224πω===地面附近:G2RMm = mg ⇒GM=gR 2(黄金代换式) (1)天体表面重力加速度问题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 =G221Rm 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 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 =*(2)计算中心天体的质量某星体m 围绕中心天体m 中做圆周运动的周期为T ,圆周运动的轨道半径为r ,则:由r T m r m m G 222⎪⎭⎫ ⎝⎛=π中得:2324GT r m π=中 例如:利用月球可以计算地球的质量,利用地球可以计算太阳的质量。

可以注意到:环绕星体本身的质量在此是无法计算的。

(3)计算中心天体的密度ρ=VM=334R M ⋅π=3223R GT r ⋅π 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 (4)发现未知天体用万有引力去分析已经发现的星体的运动,可以知道在此星体附近是否有其他星体,例如:历史上海王星是通过对天王星的运动轨迹分析发现的。

冥王星是通过对海王星的运动轨迹分析发现的人造地球卫星。

这里特指绕地球做匀速圆周运动的人造卫星,实际上大多数卫星轨道是椭圆,而中学阶段对做椭圆运动的卫星一般不作定量分析。

1、卫星的轨道平面:由于地球卫星做圆周运动的向心力是由万有引力提供的,所以卫星的轨道平面一定过地球球心,球球心一定在卫星的轨道平面内。

2、原理:由于卫星绕地球做匀速圆周运动,所以地球对卫星的引力充当卫星所需的向心力,于是有r T m r m r m ma rGmM 2222)2(πωυ==== 实际是牛顿第二定律的具体体现3、表征卫星运动的物理量:线速度、角速度、周期等: (1)向心加速度向a 与r 的平方成反比。

向a =2r GM当r 取其最小值时,向a 取得最大值。

a 向max =2R GM=g=9.8m/s 2(2)线速度v 与r 的平方根成反比v =rGM∴当h↑,v↓ 当r 取其最小值地球半径R 时,v 取得最大值。

v max =RGM=Rg =7.9km/s (3)角速度ω与r 的三分之三次方成百比ω=3r GM∴当h↑,ω↓ 当r 取其最小值地球半径R 时,ω取得最大值。

ωmax=3R GM =R g ≈×10-3rad/s(4)周期T 与r 的二分之三次方成正比。

T=2GMr 3π∴当h↑,T↑当r 取其最小值地球半径R 时,T 取得最小值。

T min =2GMR 3π=2g Rπ≈84 min卫星的能量:(类似原子模型)r 增⇒v 减小(E K 减小<E p 增加),所以 E 总增加;需克服引力做功越多,地面上需要的发射速度越大应该熟记常识:地球公转周期1年, 自转周期1天=24小时=86400s , 地球表面半径x103km 表面重力加速度g=9.8 m/s 2月球公转周期30天4.宇宙速度及其意义 (1)三个宇宙速度的值分别为第一宇宙速度(又叫最小发射速度、最大环绕速度、近地环绕速度):物体围绕地球做匀速圆周运动所需要的最小发射速度,又称环绕速度,其值为:km /s 9.71=v第一宇宙速度的计算.方法一:地球对卫星的万有引力就是卫星做圆周运动的向心力. G()2h r mM+=m ()h r v +2,v=hr GM+。

当h↑,v↓,所以在地球表面附近卫星的速度是它运行的最大速度。

其大小为r >>h (地面附近)时,1V =.9×103m/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.()21v mg mr h =+.当r >>h 时.g h ≈g 所以v 1=gr =7.9×103m/s 第二宇宙速度(脱离速度):如果卫生的速大于km/s 9.7而小于 km/s 2.11,卫星将做椭圆运动。

当卫星的速度等于或大于km/s 2.11的时候,物体就可以挣脱地球引力的束缚,成为绕太阳运动的人造行星,或飞到其它行星上去,把km /s 2.112=v 叫做第二宇宙速度,第二宇宙速度是挣脱地球引力束缚的最小发射速度。

第三宇宙速度:物体挣脱太阳系而飞向太阳系以外的宇宙空间所需要的最小发射速度,又称逃逸速度,其值为:km/s 7.163=v(2)当发射速度v 与宇宙速度分别有如下关系时,被发射物体的运动情况将有所不同 ①当v <v 1时,被发射物体最终仍将落回地面;②当v 1≤v <v 2时,被发射物体将环绕地球运动,成为地球卫星;③当v 2≤v <v 3时,被发射物体将脱离地球束缚,成为环绕太阳运动的“人造行星”; ④当v ≥v 3时,被发射物体将从太阳系中逃逸。

5.同步卫星(所有的通迅卫星都为同步卫星)⑴同步卫星。

“同步”的含义就是和地球保持相对静止(又叫静止轨道卫星),所以其周期等于地球自转周期,既T =24h , ⑵特点(1)地球同步卫星的轨道平面,非同步人造地球卫星其轨道平面可与地轴有任意夹角,而同步卫星一定位于赤道的正上方,不可能在与赤道平行的其他平面上。

这是因为:不是赤道上方的某一轨道上跟着地球的自转同步地作匀速圆运动,卫星的向心力为地球对它引力的一个分力F1,而另一个分力F2的作用将使其运行轨道靠赤道,故此,只有在赤道上空,同步卫星才可能在稳定的轨道上运行。

(2)地球同步卫星的周期:地球同步卫星的运转周期与地球自转周期相同。

(3)同步卫星必位于赤道上方h处,且h是一定的.rmrMmG22ω=得23ωGMr=故kmRrh35800=-=(4)地球同步卫星的线速度:环绕速度由rmrMmG22υ=得skmrGMv/08.3==(5)运行方向一定自西向东运行人造天体在运动过程中的能量关系当人造天体具有较大的动能时,它将上升到较高的轨道运动,而在较高轨道上运动的人造天体却具有较小的动能。

反之,如果人造天体在运动中动能减小,它的轨道半径将减小,在这一过程中,因引力对其做正功,故导致其动能将增大。

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