§总复习3：万有引力定律.ppt

期中复习,万有引力定律,一、开普勒三定律,1、开普勒第一定律（椭圆轨道定律）,所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳在所有椭圆的一个焦点上。,二、万有引力定律,1、内容：,自然界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乘积成正比，跟它们的距离平方成反比。,2、表达式：,卡文迪许用扭秤实验测出了引力常量：,3、适用条件：,两个质点间万有引力的大小的计算，对于质量分布均匀的球体，r则是球心间的距离。,4、对万有引力定律的理解：,（1）任何客观存在的有质量的物体间都存在这种相互吸引力,（2）两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作用力,（3）通常情况下，万有引力非常小，只有在质量巨大的天体与天体附近的物体间才有存在的意义,（4）万有引力只与物体的质量及它们间的距离有关,万有引力定律的应用,1、思路：,2、应用：,求中心天体的质量、天体密度的测量、预测未知天体、发射人造卫星,万有引力与重力的相关问题,重力实际上是地球物体万有引力的一个分力（另一个分力是向心力），但因两者差距不大，所以通常情况下认为两者相等。重力的方向只有在赤道上和两个极点时的方向才指向地心。,区别两个加速度,放在地球上的物体随地球自转的物体所具有向心加速度，由物体受到的万有引力和地面支持力的合力提供，一般是很小的。,环绕地球运行的卫星的向心加速度，是完全由万有引力来提供。,例如：质量为1kg的物体在赤道上随地球自转的向心加速度是0.034m/s2，而假设它成为一紧贴地面飞行的一颗卫星，其环绕的加速度为9.8m/s2。,卫星做圆周运动的物理量的变化关系,以下是四个计算卫星相关物理量的式子：,由上可知：,当卫星的轨道半径r变大时，线速度v、角速度、向心加速度a都变小，周期T变大。在同一轨道上具有相同的r、v、a、T相同。,与之相关的“向心”“离心”运动,卫星在轨道上运行时，由万有引力提供向心力。若由于某种原因，使卫星速度增大，则在原轨道上的万有引力小于所需的向心力，卫星就会发生离心运动。反之则是向心运动。,卫星因速度增大而发生“离心”运动时，需要克服万有引力做功，因而速度又会减少。若能进入到高轨道上做圆周运动，则在高轨道上除T外的v、a、均比原轨道上的小。“向心”运动的情况与之相反。,关于同步卫星的几个知识点,1、同步卫星的运行轨道必定在赤道上空，且只能“停留”在赤道上某点的上空。,2、同步卫星的角速度与地球自转的角速度相同，即同步卫星周期为24h。,3、所有同步卫星的线速度大小相同，离地心的距离大约是6.6R地。,宇宙速度,第一宇宙速度：v=7.9km/s,是人造卫星近地环绕速度，即卫星的最大环绕速度，同时是发射卫星的最小速度。,第二宇宙速度：v=11.2km/s,使物体脱离地球的引力，成为绕太阳运动的人造行星或飞到其它行星上所必需的最小发射速度。,第三宇宙速度：v=16.7km/s,使物体脱离太阳引力范围，飞到太阳系以外的宇宙空间必需的最小发射速度。,有关提示,1、求中心天体质量时，只需要知道环绕的卫星做圆周运动物理量r、v、a、T中的任意两个即可。,2、求天体的密度时，可以通过此天体的一个环绕物体的轨道半径r、周期T和天体半径R来计算,当环绕物体是在天体表面做圆周运动时，即r=R时则只需要知道物体环绕的周期T即可。,3、人造卫星的绕地球做匀速圆周运动的向心力来自地球对它万有引力，因此地心是卫星做圆周运动的圆心。,4、在太空站或卫星内的物体受到的重力（万有引力）全部用来提供物体绕地球运动所需要的向心力，因此物体间无相互作用，处于完全失重状态（仍受重力作用）在太空站内，凡是工作原理与重力有关的器材都不能使用的，如天平、水银气压计、摆钟等等。,5、会利用开普勒第三定律,6、当卫星（或飞船）紧“贴”地面做圆周运动时，r轨道R地球，其环绕速度为7.9km/s（此为卫星的最大环绕速度），环绕时间为84.7min（此为卫星的最小环绕周期）。,7、根据，会用相关的替代关系。,8、在