2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 5.1 萬有引力定律及其應(yīng)用總教案.doc
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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 5.1 萬有引力定律及其應(yīng)用總教案知識(shí)簡析 一.開普勒運(yùn)動(dòng)定律(軌道、面積、比值)(1)開普勒第一定律:所有的行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓,太陽處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上(2)開普勒第二定律:對于每一個(gè)行星而言,太陽和行星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等(3)開普勒第三定律:所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等二.萬有引力定律(1)內(nèi)容:宇宙間的一切物體都是互相吸引的,兩個(gè)物體間的引力大小,跟它們的質(zhì)量的乘積成正比,跟它們的距離的平方成反比(2)公式:FG,其中,(稱為為有引力恒量,由卡文特許扭稱實(shí)驗(yàn)測出)。(3)適用條件:嚴(yán)格地說公式只適用于質(zhì)點(diǎn)間的相互作用,當(dāng)兩個(gè)物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物體本身的大小時(shí),公式也可近似使用,但此時(shí)r應(yīng)為兩物體重心間的距離對于均勻的球體,r是兩球心間的距離 注意:萬有引力定律把地面上的運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來,是自然界中最普遍的規(guī)律之一,式中引力恒量G的物理意義是:G在數(shù)值上等于質(zhì)量均為1kg的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相距1m時(shí)相互作用的萬有引力三、萬有引力和重力 重力是萬有引力產(chǎn)生的,由于地球的自轉(zhuǎn),因而地球表面的物體隨地球自轉(zhuǎn)時(shí)需要向心力重力實(shí)際上是萬有引力的一個(gè)分力另一個(gè)分力就是物體隨地球自轉(zhuǎn)時(shí)需要的向心力,如圖所示,由于緯度的變化,物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力F向不斷變化,因而表面物體的重力隨緯度的變化而變化,即重力加速度g隨緯度變化而變化,從赤道到兩極逐漸增大通常的計(jì)算中因重力和萬有引力相差不大,而認(rèn)為兩者相等,即m2gG, g=GM/r2常用來計(jì)算星球表面重力加速度的大小,在地球的同一緯度處,g隨物體離地面高度的增大而減小,即gh=GM/(r+h)2,比較得gh=()2g 在赤道處,物體的萬有引力分解為兩個(gè)分力F向和m2g剛好在一條直線上,則有 FF向m2g,所以m2g=F一F向Gm2R自2因地球目轉(zhuǎn)角速度很小G m2R自2,所以m2g= G假設(shè)地球自轉(zhuǎn)加快,即自變大,由m2gGm2R自2知物體的重力將變小,當(dāng)G=m2R自2時(shí),m2g=0,此時(shí)地球上物體無重力,但是它要求地球自轉(zhuǎn)的角速度自,比現(xiàn)在地球自轉(zhuǎn)角速度要大得多.四.天體表面重力加速度問題設(shè)天體表面重力加速度為g,天體半徑為R,由mg=得g=,由此推得兩個(gè)不同天體表面重力加速度的關(guān)系為五天體質(zhì)量和密度的計(jì)算 原理:天體對它的衛(wèi)星(或行星)的引力就是衛(wèi)星繞天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 G=mr,由此可得:M=;=(R為行星的半徑)由上式可知,只要用實(shí)驗(yàn)方法測出衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r及運(yùn)行周期T,就可以算出天體的質(zhì)量M若知道行星的半徑則可得行星的密度來源: