高考物理一轮复习第五章万有引力与航天第1讲万有引力定律与天体运动课件.ppt

第1讲 万有引力定律与天体运动,知识梳理 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 ,引力的大小与物体的 质量的乘积 成正比,与它们的 距离的平方 成反比。,2.公式:F=G ,其中G= 6.6710-11 Nm2/kg2 ,叫做引力常量。,1.基本思路 (1)万有引力提供向心力:即F万=F向 G =m =mr2=mr =ma (2)星球表面附近的物体所受重力近似等于万有引力 即mg=G , 由此可得:GM= gR2 。,二、万有引力定律在天体运动中的应用,2.求中心天体的质量和密度 (1)通过观察卫星绕天体做匀速圆周运动的周期T、轨道半径r,由万有 引力等于向心力即G =m r,得出中心天体质量M= 。 (2)若天体的卫星环绕天体表面运动,其轨道半径r约等于天体半径R,则 天体密度= 。可见,只要测出卫星环绕天体表面运动的 周期 ,就可求得中心天体的密度。,1.(多选)牛顿以天体之间普遍存在着引力为依据,运用严密的逻辑推理, 建立了万有引力定律。在创建万有引力定律的过程中,牛顿 ( ) A.接受了胡克等科学家关于“吸引力与两中心距离的平方成反比”的 猜想 B.根据地球上一切物体都以相同的加速度下落的事实,得出物体受地球 的引力与其质量成正比,即Fm的结论 C.根据Fm和牛顿第三定律,分析了地、月间的引力关系,进而得出F m1m2 D.根据大量实验数据得出了比例系数G的大小,答案 ABC 比例系数G即引力常量最早是由卡文迪许测得的。,ABC,2.木星绕太阳的公转,以及卫星绕木星的公转,均可以看做匀速圆周运 动。已知引力常量,并且已经观测到木星和卫星的公转周期。要求得木 星的质量,还需要测量的物理量是 ( ) A.太阳的质量 B.卫星的质量 C.木星绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径 D.卫星绕木星做匀速圆周运动的轨道半径,答案 D 由G =mr( )2有M= ,可见当已知运行天体的运行周 期与轨道半径时,可求得中心天体的质量,故要求得木星的质量,还需测 量卫星绕木星做匀速圆周运动的轨道半径,D正确。,D,3.原香港中文大学校长、被誉为“光纤之父”的华裔科学家高锟和另 外两名美国科学家共同分享了2009年度的诺贝尔物理学奖。早在1996 年中国科学院紫金山天文台就将一颗于1981年12月3日发现的国际编 号为“3463”的小行星命名为“高锟星”。假设“高锟星”为质量分 布均匀的球体,其质量为地球质量的 ,半径为地球半径的 ,则“高锟 星”表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的 ( ) A. B. C. D.,答案 C 根据黄金代换式有g= ,并利用题设条件,可求出 = = ,C项正确。,C,深化拓展,考点一 解决天体圆周运动问题的两条思路,考点二 重力与万有引力的关系,考点三 天体质量、密度的计算,考点四 双星问题,深化拓展 考点一 解决天体圆周运动问题的两条思路 1.天体运动都可以近似地看成匀速圆周运动,其向心力由万有引力 提供,即F引=F向,一般有以下几种表达形式: G =m G =m2r G =m r,2.在地面附近万有引力近似等于物体的重力,F引=mg,即G =mg,整理 得GM=gR2。,1-1 (2015北京理综,16)假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动,已 知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离,那么 ( ) A.地球公转周期大于火星的公转周期 B.地球公转的线速度小于火星公转的线速度 C.地球公转的加速度小于火星公转的加速度 D.地球公转的角速度大于火星公转的角速度,答案 D 据太阳对行星的引力提供行星运动所需的向心力得G = m =m2r=m( )2r=ma向,解得v= ,= ,T=2 ,a向= ,由 题意知,r地v火,地火,T地a火,D项正确。,D,1-2 将冥王星和土星绕太阳的运动都看做匀速圆周运动。已知冥王 星绕太阳的公转周期约是土星绕太阳公转周期的8倍,那么冥王星和土 星绕太阳