高中物理万有引力全套课件(几十个FLASH动画和课件)粤教版12万有引力.ppt

万有引力定律及应用 一 万有引力定律 1 内容 自然界中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的乘积成正比 跟它们的距离的二次方成反比 2 公式 为引力常量 6 67 10 11 3 g的测量 卡文迪许扭秤 称地球 实验 4 万有引力定律的适用条件 1 适用于质点间引力大小的计算 当两物体间的距离远远大于每个物体的尺寸时 物体可以看成质点 可直接使用定律计算 2 当两物体是质量均匀分布的球体时 它们间的引力也可直接用公式计算 但式中的r是指两球心间距离 3 当研究物体不能看成质点时 可以把物体假想分割成无数个质点 求出两个物体上每个质点与另一物体上所有质点的万有引力 然后求合力 此方法仅提供一种思路 二 万有引力与重力 1 重力是万有引力的一个分力 物体随地球自转的向心力是万有引力的另一个分力 a 在赤道上 万有引力的两个分力f与mg在同一直线上 但两者大小不同 有 如此则有 若地球自转角速度增大 则重力减小 当时 物体甚至飘起来 在两极 0 mg 重力与万有引力大小 方向都相同 在纬度为 处 物体随地球自转所需向心力为 m 2r r rcos 利用矢量运算法则可计算重力g 问题一 质量为1kg的物体 在两极与赤道的重力之差为 分析 则 2 一般情况下 由于 mg 故认为mg a 地面附近 得 b 离地面高h处 得 所以 3 其它天体表面的重力加速度与上述规律相同 问题二 2003 全国 中子星是恒星演化过程的一种可能结果 它的密度很大 现有一中子星 观测到它的自转周期为t 问 该中子星的最小密度应是多少才能维持该星体的稳定 不致因自转而瓦解 计算时星体可视为均匀球体 分析 假设位于赤道处的一小物体质量为m 则当所需的向心力等于万有引力时 m v r3 联立可得 三 万有引力与天体的运动 1 基本方法 把天体的运动看作匀速圆周运动 其所需向心力由万有引力提供 即 根据实际问题 要冷静思考 灵活运用关系式 2 注意事项a 上面关系式中的两天体间距r与圆周运动轨道半径r不一定相同 如 双星问题 问题三 2004 全国理综 我们的银河系的恒星中大约是双星 某双星由质量不等的星体s1和s2构成 两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点c作匀速圆周运动 由天文观察得其运动周期为t s1到c点距离为r1 s1和s2的距离为r 已知引力常量为g 由此可求出s2的质量为 分析 1 双星的周期 角速度相同 2 为了求s2的质量 我们要把s1作为研究对象 分析s1的受力情况 即 解之得 问题四 2004 江苏 若人造卫星绕地球作匀速圆周运动 则下列说法正确的是 a 卫星的轨道半径越大 它的运行速度越大b 卫星的轨道半径越大 它的运行速度越小c 卫星的质量一定时 轨道半径越大 它需要的向心力越大d 卫星的质量一定时 轨道半径越大 它需要的向心力越小 分析 正确答案为bd 注意事项b 运行速度是轨道上的线速度 它随着半径的增大而减小 随着半径的减小而增大 则当轨道半径为地球半径时 卫星的运行速度最大 运行速度与发射速度不一样 由于人造卫星发射过程中要克服地球引力 所以将卫星发射到离地球越远的轨道上 在地面所需的发射速度越大 则当轨道半径为地球半径时 卫星的发射速度最小 注意事项c 三种宇宙速度都是指发射速度 1 第一宇宙速度 环绕速度 v1 7 9km s 是人造卫星的最小发射速度 又是人造卫星的最大运行速度 2 第二宇宙速度 脱离速度 v2 11 2km s 使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度 3 第三宇宙速度 逃逸速度 v3 16 7km s 使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度 注意事项d 区别赤道上随地球自转的物体 近地卫星与同步卫星 补充习题1 地球赤道上有一物体随地球的自转而做圆周运动 所受的的向心力为f1 向心加速度为a1 线速度为v1 角速度为 1 绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星 高度忽略 所受的向心力为f2 向心加速度为a2 线速度为v2 角速度为 2 地球的同步卫星所受的的向心力为f3 向心加速度为a3 线速度为v3 角速度为 3 地球表面的重力加速度为g 第一宇宙速度为v 假设三者质量相等 则 a f1 f2 f3b a1 a2 g a3c v1 v2 v v3d 1 3 2 d 补充习题2 2004 福建 浙江 在勇气号火星探测器着陆的最后阶段 着陆器降落到火星表上 再经过多次弹跳才停下来 假设着陆器第一次落到火星表面弹起后 到达