开普勒定律与万有引力定律知识点总结

开普勒定律与万有引力定律知识点总结

§6-1 开普勒定律

一、两种对立学说（了解）

1.地心说：

（1）代表人物：托勒密；（2）主要观点：地球是静止不动的，地球是宇宙的中心。

2.日心说：

（1）代表人物：哥白尼；（2）主要观点：太阳静止不动，地球和其他行星都绕太阳运动。

二、开普勒定律

1.开普勒第一定律（轨道定律）：所有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.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时间内扫过相等的面积。此定律也适用于其他行星或卫星绕某一天体的运动。

3.开普勒第三定律（周期定律）：所有行星轨道的半长轴R的三次方与公转周期T的二次方的比值都相同，即值是由中心天体决定的。通常将行星或卫星绕中心天体运动

的轨道近似为圆，则半长轴a即为圆的半径。我们也常用开普勒三定律来分析行星在近日点和远日点运动速率的大小。

[牛刀小试]

1、关于“地心说”和“日心说”的下列说法中正确的是( )。

A.地心说的参考系是地球

B．日心说的参考系是太阳

C．地心说与日心说只是参考系不同，两者具有等同的价值

D．日心说是由开普勒提出来的

2、开普勒分别于1609年和1619年发表了他发现的行星运动规律，后人称之为开普勒行星运动定律。关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是( )

A．所有行星绕太阳运动的轨道都是圆，太阳处在圆心上B．对任何一颗行星来说，离太阳越近，运行速率就越大C．在牛顿发现万有引力定律后，开普勒才发现了行星的运行规律

D．开普勒独立完成了观测行星的运行数据、整理观测数据、发现行星运动规律等全部工作

答案：AB B

§6-2 万有引力定律

一、万有引力定律

1.月—地检验：①检验人：牛顿；②结果：地面物体所受地球的引力，与月球所受地球的引力都是同一种力。

2.内容：自然界的任何物体都相互吸引，引力方向在它们的连线上，引力的大小跟它们的质量m1和m2乘积成正比，跟它们之间的距离的平方成反比。

3.表达式：，

4.使用条件：适用于相距很远，可以看做质点的两物体间的相互作用，质量分布均匀的球体也可用此公式计算，其中r指球心间的距离。

5.四大性质：

①普遍性：任何客观存在的有质量的物体之间都存在万有引力。

②相互性：两个物体间的万有引力是一对作用力与反作用力，满足牛顿第三定律。

③宏观性：一般万有引力很小，只有在质量巨大的星球间或天体与天体附近的物体间，其存在才有意义。

④特殊性：两物体间的万有引力只取决于它们本身的质量及两者间的距离，而与它们所处环境以及周围是否有其他物体无关。

6.对G的理解：①G是引力常量，由卡文迪许通过扭秤装

置测出，单位是。

②G在数值上等于两个质量为1kg的质点相距1m时的相互吸引力大小。

③G的测定证实了万有引力的存在，从而使万有引力能够进行定量计算，同时标志着力学实验精密程度的提高，开创了测量弱相互作用力的新时代。

[牛刀小试]

1、关于万有引力和万有引力定律理解正确的有( ) A．不可能看作质点的两物体之间不存在相互作用的引力B．可看作质点的两物体间的引力可用F=计算

C．由F= 知，两物体间距离r减小时，它们之间的引力增大，紧靠在一起时，万有引力非常大

D．引力常量的大小首先是由卡文迪许测出来的，且等于6.67×10－11N·m2/ kg2

2、下列说法中正确的是( )

A．总结出关于行星运动三条定律的科学家是开普勒B．总结出万有引力定律的物理学家是伽俐略

C．总结出万有引力定律的物理学家是牛顿

D．第一次精确测量出万有引力常量的物理学家是卡文迪许

答案：B ACD

7.万有引力与重力的关系：

(1)“黄金代换”公式推导：

当G=F时，就会有。

（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。

[牛刀小试]

设地球表面的重力加速度为g0，物体在距地心4R(R为地球半径)处，由于地球的作用而产生的重力加速度为g，则g∶g0为( )

A．16∶1 B．4∶1

C．1∶4 D．1∶16

答案D

8.万有引力定律与天体运动：

（1）运动性质：通常把天体的运动近似看成是匀速圆周运动。

（2）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：

，

从运动的角度分析向心加速度：（3）.重要关系式：

[牛刀小试]

1、两颗球形行星A和B各有一颗卫星a和b，卫星的圆形轨道接近各自行星的表面，如果两颗行星的质量之比，半径之比=q，则两颗卫星的周期之比等于______________

答案：。

2.地球绕太阳公转的角速度为ω1，轨道半径为R1，月球绕地球公转的角速度为ω2，轨道半径为R2，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。