《2017年高考一轮 5.1《万有引力定律及天体运动》ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017年高考一轮 5.1《万有引力定律及天体运动》ppt课件（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课标版 物理 第 1讲 万有引力定律及天体运动 一、开普勒行星运动定律 教材研读 定律 内容 图示 说明 开普勒 第一定 律 (轨道 定律 ) 所有行星绕太阳运动的轨道都是 ,太阳处于椭圆的一个焦点上 行星运动的轨道必有 和远日点 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 内扫过相等的面积 行星从近日点向远日点运动时 , ;从远日点向近日点运动时 , 开普勒 第三定 律 (周期 定律 ) 所有行星绕太阳运行轨道半长轴 的二次方的比值都相等 ,即 比值 与行星无关 椭圆 相等的时间 2=k 近日点 速率变小 速率变大 自测 1 太阳系中的 8大行星的轨道均可以
2、近似看成圆轨道。下列 4幅图是 用来描述这些行星运动所遵从的某一规律的图像。图中坐标系的横轴是 ),纵轴是 );这里 分别是行星绕太阳运行的周期和相应的 圆轨道半径 ,0分别是水星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径。 下列 4幅图中正确的是 ( ) 答案 B 由开普勒第三定律有 : = ,所以 3 =2 ,所 以 302二、万有引力定律 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 ,跟它们的距离的平方成反比。 F=G 其中 G=0m2/做引力常量。 (1)严格地说 ,万有引力定律只适用于 的相互作用。 (2)两质量分布均匀的球体间的相互作用 ,也可用本定律
3、来计算 ,其中 。 (3)一个均匀球体和球外一个质点的万有引力也适用 ,其中 。 总是大小相等、方向相反。 122两球心间的距离 质点到球心间的距离 自测 2 对于万有引力定律公式 F=G ,下列说法正确的是 ( ) 为引力常量 ,是人为规定的 万有引力趋近于无穷大 与 向相反 ,是一对平衡力 答案 C 叫做引力常量 ,不是人为 规定的 , r0 时 ,F=G 已经不适用 ,故由此式推出的结论是错误 的 ,故 122力常量 G 数值 0m2/定人 英国物理学家卡文迪许于 1798年利用扭秤测定 物理 意义 数值上等于两个质量都是 的物体相距 时的相互引力 测定 意义 (1)有力地证明了 的存在
4、 (2)使定量计算得以实现 (3)开创了测量弱相互作用的新时代 1 m 万有引力 实验 装置 P:石英丝 M:平面镜 O:光源 N:刻度尺 Q:倒立 实验 思想 主要思想 :放大 (1)利用四个球间引力 (2)利用 (3)利用小平面镜对光的反射来增大可测量的扭转角度 自测 3 (2015湖北宜昌第一次调研 ,14)以下表述符合物理学史实的是 ( ) 得出了力不是维持物体运动的原因 首先测出引力常量 ,为人类实现飞天梦想奠定了基础 答案 B 伽利略利用实验和逻辑推理得出运动不需要力来维持 ,即力不 是维持物体运动的原因 ,开普勒发现了行星运动三定律 ,误 ;卡文迪许利用扭秤首先测出了引力常量 ,
5、 考点一 对万有引力定律的理解及基本应用 (1)当两物体为均质球体或均质球层时 ,可以认为均质球体或均质球层的质 量集中于球心 ,引力的方向沿两球心的连线。 (2)当两物体相隔甚远时 ,两物体可当做质点 ,则公式中 (3)当所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个物体上所有质点的万有引力 ,然后求合力。 考点突破 (1)在不考虑天体自转的情况下 ,在天体表面附近的物体所受万有引力近似 等于物体的重力 , G =理得 GM= (2)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 一般有以下几种表达形式 : G =m G
6、= G =m r 2典例 1 (2015北京理综 ,16,6分 )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 ( ) 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 =m( )2r=解得 v= ,= ,T=2 , ,由题意 知 ,r地 地 火 ,T地 2仅考虑地球和月球之间的相互作用 ,则下列判断正确的 是 ( ) T 答案 C 以月球为研究对象 , = r,得 T=2 ,又知地球 质量 ,则 T= ,因 r、 ,所以周期不变 , 故 22431001 (2015吉林长春第二次质检 ,17)设月球围绕地球转动的周期为 T,轨道
7、半径为 r,地球的半径为 球的半径为 设 r、 的 ,此时月球围绕地球转动的周期变为 T。若地球、月球的质量分布均 1100 在地球表面上的物体所受的万有引力 和随 地球自转而做圆周运动的向心力 F,如图所示。 其中 F=G ,而 F= 2重力与万有引力的关系 从图中可以看出 : (1)当物体在赤道上时 ,F、 G、 F三力同向 ,此时 F达到最大值 = 力达到最小值 =G (2)当物体在两极的极点时 ,F=0,F=G,此时重力等于万有引力 ,重力达到最 大值 ,此最大值为 。 (3)当物体由赤道向两极移动的过程中 ,向心力减小 ,重力增大 ,在两极时物 体所受的万有引力等于重力。 (4)因地
8、球自转角速度很小 ,故 一般认为地面上 ,忽 略地球自转的影响 ,则有 g=G 。 2)在地球同一纬度处 ,重力加速度随物体离地面高度的增加而减小 ,因为物 体所受万有引力随物体离地面高度的增加而减小 ,即 g=G 。 (6)假设地球自转加快 ,即 变大 ,则物体重力将变小 ;当 时 , 此时地球赤道上的物体将处于完全失重状态 ,将“飘起来”。 地球对其卫星的万有引力全部用来提供向心力 ,故卫星处于完全失重状 态。 说明 g=G 和 g=G 不仅适用于地球 ,也适用于其他星球。 2()例 2 (2015海南单科 ,6,3分 )若在某行星和地球上相对于各自的水平地面 附近相同的高度处、以相同的速
9、率平抛一物体 ,它们在水平方向运动的距 离之比为 2 。已知该行星质量约为地球的 7倍 ,地球的半径为 R。由此 可知 ,该行星的半径约为 ( ) A. R B. R D. R 答案 C 在行星和地球上相对于各自的水平地面附近相同的高度处、 以相同的速率平抛一物体 ,由平抛运动规律知它们经历的时间之比即为在 水平方向运动的距离之比 ,所以 = 。竖直方向上做自由落体运动 ,重力 加速度分别为 此 = = = 。 设行星和地球的质量分别为 7,行星的半径为 r,由牛顿第二定律得 717 7212 = G = /得 r=2R 因此 A、 B、 27 (2015重庆理综 ,2,6分 )宇航员王亚平在
10、“天宫 1号”飞船内进行了我 国首次太空授课 ,演示了一些完全失重状态下的物理现象。若飞船质量为 m,距地面高度为 h,地球质量为 M,半径为 R,引力常量为 G,则飞船所在处的重 力加速度大小为 ( ) B. C. D. 2()2 B 对飞船应用牛顿第二定律有 :G = ,故 B 正确。 22()点三 天体质量、密度的计算 天体质量与密度的计算见下表 方法 已知 量 利用公式 表达式 备注 质量的计算 利用运行天体 r、 T G = M= 只能得到中心 天体的质量 r、 v G =m M= v、 T G =m G = M= 利用天体 表面重力 加速度 g、 R M= 2利用 运行 天体 r、 T、 R G = M= = 当 r= 利用绕中心天体 表面的运行天体 , 只需测出运行天 体的周期 利用天 体表面 重力加 速度 g、 R M= =
