万有引力定律天体运动.ppt

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1、万有引力定律天体运动要点·疑点·考点课前热身能力·思维·方法延伸·拓展要点·疑点·考点一、万有引力定律1.万有引力定律的内容和公式宇宙间的一切物体都是互相吸引的.两个物体间的引力的大小，跟它们的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比.公式：F=Gm1m2/r2,其中G=6.67×１０-11N·m２/kg２，叫引力常量.要点·疑点·考点2.适用条件：公式适用于质点间的相互作用.当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时.物体可视为质点.均匀的球体也可以视为质点，r是两球心间的距离.要点·疑点·考点二、应用万有引力

2、定律解释天体的运动1.基本方法：把天体的运动看成是匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供，GMm/r２=mv２/r=m２r=m(2/T)２r应用时可根据实际情况，选用适当的公式进行分析或计算.要点·疑点·考点2.天体质量M、密度ρ的估算测出卫星绕天体做匀速圆周运动的半径R和周期T，由GMm/R２=m(2/T)２R得此天体质量:M=4２R３/(GT２)，=M/V=M/（4/3R0３)=3R３/(GT２Ｒ0３)(R0为天体半径).当卫星沿天体表面绕天体运行时，R=R０，则=3/(GT２).要点·疑点

3、·考点3.卫星的绕行速度、角速度、周期与半径R的关系(1)由GMm/R２=mv２/R得v2=GM/R,所以R越大，v越小(2)由GMm/R２=m２R得２=GM/R３,所以R越大，越小;(3)由GMm/R２=m(2/T)２R得T2=42R3/(GM)，所以R越大，T越大.要点·疑点·考点4.三种宇宙速度(1)第一宇宙速度(环绕速度)：v1=7.9km/s，是人造地球卫星的最小发射速度，是绕地球做匀速圆周运动中的最大速度.(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

4、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.要点·疑点·考点5.地球同步卫星所谓地球同步卫星，是相对于地面静止的，和地球自转具有相同周期的卫星，T=24h.同步卫星必须位于赤道正上方距地面高度h≈3.6×104km(怎么计算?)要点·疑点·考点6.卫星的超重和失重.(1)卫星进入轨道前加速过程，卫星上物体超重.(2)卫星进入轨道后正运转时，卫星上物体完全失重.课前热身1.对于万有引力定律的表达式F=Gm1m2/r２，下列说法正确的是(A)A.公式中G为引力常量

5、，它是由实验测得的，而不是人为规定的B.当r趋近于0时，万有引力趋近于无穷大C.m1、m2受到的引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力D.公式中的F应理解为m1、m2所受引力之和课前热身2.对于引力常量G，下列说法中错误的是(BCD)A.其大小与物体的质量的乘积成正比，与距离的平方成反比B.是适用于任何两物体间的普适恒量，且其大小与单位制有关C.在国际单位制中，G的单位是N·m２/kg２D.在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距1m时的相互作用力课前热身3.人造卫星以地心为圆心，做匀速圆周运动，它的速率、周期与

6、它的轨道半径的关系是(C)A.半径越大，速率越大，周期越大B.半径越大，速率越小，周期越小C.半径越大，速率越小，周期越大D.半径越大，速率越大，周期越小课前热身4.两颗人造地球卫星质量之比m1∶m2=1∶2,轨道半径之比R1∶R2=3∶1，下列有关数据之比正确的是(D)A.周期之比T1∶T2=3∶1B.线速度之比v1∶v2=3∶1C.向心力之比F1∶F2=1∶9D.向心加速度之比a1∶a2=1∶9能力·思维·方法【例1】关于人造地球卫星，下列说法中正确的是(C)A.运行的轨道半径越大，线速度越大B.卫星绕地球运行

7、的环绕速率可能等于8km/sC.卫星的轨道半径越大，周期也越大D.运行的周期可能等于80分钟能力·思维·方法【解析】A错误，由GMm/R２=mv２/R得环绕速度v2=GM/R,R越大，v越小.B错误：由v=7.9km/s，这是最大的环绕速度.C正确：GMm/r２=m(2/T)2·r得T2=4２r3/(GM)，即r越大，T也越大.D错误：由T2=4２r3/(GM)代入地球质量和半径可知T=85min，这是绕地球做匀速圆周运动的最小周期.能力·思维·方法【例2】地球和月球中心的距离大约是4×108m，估算地球的质

8、量为6×1024kg(结果保留一位有效数字).能力·思维·方法【解析】月球绕地球的运动可近似看成匀速圆周运动，月球绕地球一周大约是30天，其周期T=30×２４×３６００s=2.6×１０6s，月球做圆周运动所需的向心力由地球对它的万有引力提供，即Gm月m地/r２=m月(2/T)２r,得:m地=42r3/(GT３)=4×3.14２×(4×10８)３/[6.6