高考物理一轮复习 第三章 第一节 万有引力定律知识点总结课件 新人教版.ppt

第三章 万有引力定律及其应用第一节万有引力定律 一 天体的运动 托勒密 地球 哥白尼 太阳 1 地心说 发展了地心说 他认为 是宇宙的中心且静止不动 太阳 月亮及其他行星都绕其做圆周运动 2 日心说 提出日心说 他通过40多年的观察发现 若假设 是宇宙的中心 地球和其他行星都围绕太阳运动 对行星运动的描述就会变得更加清晰 日心说 是真理吗 日心说 的提出 是科学与神权的一次 激烈碰撞 经过哥白尼 布鲁诺 第谷 开普勒 伽利略等一大批科学家的不懈努力 最终 科学战胜了神权 如今我们学习 地心说 与 日心说 时 往往会一味地认为托勒密的 地心说 是错误的 哥白尼的 日心说 才是正确的 真的是这样吗 答案 要学会用辩证的眼光去看待问题 在现在看来 托勒密的观点无疑是错误的 而在当时的社会历史背景和科学技术条件下 却是和当时实践水平相适应的理论 反观 日心说 其中也继承了 地心说 关于天体运动是完美的匀速圆周运动的错误观点 同时认为太阳是宇宙中心的观点 也是错误的 科学不是一成不变的 而是在不断地探索与创新中逐渐地发展 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 太阳处在椭圆的一个焦点上 椭圆 2 开普勒第二定律 面积定律 太阳和行星之间的连线在 相等的时间内扫过相同的 面积 3 开普勒第三定律 周期定律 所有行星绕太阳公转周期的 和轨道半长轴的 成正比 用公式表示为 平方 立方 三 万有引力定律 开普勒 伽利略 笛卡儿 1 万有定律的发现 等科学家对行星运动的原因做了各种猜想 最后由 正式提出万有引力定律 胡克 牛顿 2 内容 宇宙间任意两个有质量的物体间都存在 其大小与 乘积成正比 与 成反比 相互吸引力 两物体的质量 它们间距离的平方 3 公式 f 其中g为引力常数 精确的实验 测得g 6 67 10 11 n m2 kg2 要点1 开普勒第二定律的应用 例1 我国发射的第一颗人造卫星 其近地点高度是h1 439km 远地点高度h2 2384km 求近地点与远地点卫星运动的速率之比v1 v2 已知r地 6400km 用h1 h2 r地表示 不计算结果 1 某行星沿椭圆轨道运行 远日点离太阳的距离为a 近日点离太阳的距离为b 过远日点时行星的速率为va 则过近 日点时的速率vb为 c 解析 由开普勒第二定律知 某行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等 取 t足够短 所扫过的面积近似看做 要点2 开普勒第三定律的理解和应用 1 开普勒第三定律揭示了周期和轨道半径的关系 椭圆轨道半长轴越长的行星 其公转周期越大 反之 其公转周期越小 图3 1 1 2 事实表明 该定律也适用于其他天体的运动 如月球绕地球运动 卫星绕木星运动 人造卫星绕地球运动等 2 开普勒常量 k 的理解 k值是一个由被环绕的中心天体本身决定的常量 也就是说 在中心天体不同的系统里k值是不同的 在中心天体相同的系统里k值是相同的 例2 人造地球卫星运行时 其轨道半径为月球轨道半 周期大约是 a 1 3天 b 3 5天 c 5 7天d 以上都不对 答案 c 径的 已知月球绕地球运动的周期是30天 则此卫星运行的 2 设有两颗人造地球卫星的质量之比为m1 m2 1 2 其运行轨道半径之比为r1 r2 3 1 则两颗卫星运行的周期 之比为 d a 4 1 b 9 1 c 1 3 d 3 1 的适用条件 r 要点3 万有引力定律的理解 1 公式f gm1m22 1 质点间的相互作用 2 质量分布均匀的球体 r为球心间距离 2 对万有引力定律的理解 1 普遍性 引力存在于宇宙间任何有质量的物体之间 是自然界中的一种基本相互作用 2 相互性 两个物体间的引力是一对作用力与反作用力 3 宏观性 微观粒子质量很小 它们之间的引力很小 可忽略不计 一般的两个物体间的引力也很小 例如人与人之间 也可忽略不计 只有在天体与天体之间 天体与一般物体之间的引力较大或很大时 引力才有宏观上的意义 4 特殊性 两物体间的万有引力只与它们的质量 距离有关 而与其所在的空间性质无关 与周围有无其他物体无关 r 例3 双选 对于质量分别为m1和m2的两个物体间的万 有引力的表达式f g m1m22 下列说法中正确的是 a 公式中g是引力常量 它是由实验得出的 而不是人为规定的b 当两物体间的距离r趋于零时 万有引力趋于无穷大c m1和m2所受引力大小总是相等的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 解析 引力常量g的值是英国物理学家卡文迪许运用构思巧妙的 精密扭秤 实验测定出来的 所以选项a正确 两个物体之间的万有引力是一对作用力与反作用力 它们总是大小相等 方向相反 分别作用在两个物体上 所以选项c正确 d错误 当r趋于零时 这两个物体不能看成质点 万有引力公式不再适用 b项错 答案 ac 3 地球质量大约是月球质量的81倍 一飞行器在地球和月球之间 当地球对它的引力和月球对它的引力相等时 飞行 器距地心的距离与距月心的距离之比为 d a 1 1 b 3 1 c 6 1 d 9 1 解析 设月球中心离飞行器的距离为r1 月球的质量为m1 地球中心离飞行器的距离为r2 地球的质量为m2 飞行器的质量为m 则飞行器受到月球 地球的万有引力分别为f月 公式 k中 半长轴a是ab间距的一半 如图3 1 2 半长轴的理解 a3t2 所示 不要认为a等于太阳到b点的距离 t是公转周期 不要误认为是自转周期 图3 1 2 例4 哈雷彗星的环绕周期是76年 离太阳最近距离是8 9 1010m 离太阳最远的距离尚未得知 试根据开普勒定律估算这个最远距离 k 3 354 1018m3 s2 错因 未能正确理解最近 最远距离与轨道半长轴间的几何关系 4 哈雷彗星最近出现的时间是1986年 天文学家哈雷曾预言 这颗彗星将每隔一定时间就会出现 请预测其下一次飞临地球是哪一年 提供以下数据供参考 1 地球的公转轨道接近圆 哈雷彗星的运动轨迹是一个椭 圆 2 哈雷彗星轨道的半长轴a 约等于地球轨道半长轴a的 18倍 解 设哈雷彗星绕太阳运动的周期为t 地球的公转周期为t 据开普勒第三定律有 则哈雷彗星下次临近地球的时间是1986年 76年 2062年 解 设哈雷彗星绕太阳运动的周期为t 地球的公转周期为t 据开普勒第三定律有 则哈雷彗星下次临近地球的时间是1986年 76年 2062年 万有引力和重力的区别 1 地球对物体的引力是物体具有重力的根本原因 但重力又不完全等于引力 这是因为地球在不停地自转 地球上的一切物体都随着地球自转而绕地轴做匀速圆周运动 这就需要向心力 这个向心力的方向是垂直指向地轴的 它的大小是f向 m 2r r是物体与地轴的距离 是地球自转的角速度 这个向心力是地球对物体的引力f的一个分力 如图3 1 3 引力f的另一个分力才是物体的重力mg 图3 1 3 地球表面的重力加速度为g 其中m和 2 重力和万有引力无论在大小还是在方向上都略有差别 但这种差别很小 所以一般情况下 可不考虑地球自转的影响 认为物体在地球表面所受重力的大小等于地球对它的万有引 力 即mg g r分别是地球的质量和半径 mmgmr2r2 5