1/7第五讲万有引力定律重点归纳讲练知识梳理考点一、万有引力定律1.开普勒行星运动定律(1)第一定律(轨道定律):所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上。(2)第二定律(面积定律):对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积。(3)第三定律(周期定律):所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期二次方的比值都相等,表达式:kTa23。其中k值与太阳有关,与行星无关。(4)推广:开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳运转,也适用于卫星绕地球运转。当卫星绕行星旋转时,kTa23,但k值不同,k与行星有关,与卫星无关。(5)中学阶段对天体运动的处理办法:①把椭圆近似为园,太阳在圆心;②认为v与ω不变,行星或卫星做匀速圆周运动;③kTR23,R——轨道半径。2.万有引力定律(1)内容:万有引力F与m1m2成正比,与r2成反比。(2)公式:221rmmGF,G叫万有引力常量,2211/1067.6kgmNG。(3)适用条件:①严格条件为两个质点;②两个质量分布均匀的球体,r指两球心间的距离;③一个均匀球体和球外一个质点,r指质点到球心间的距离。(4)两个物体间的万有引力也遵循牛顿第三定律。3.万有引力与重力的关系(1)万有引力对物体的作用效果可以等效为两个力的作用,一个是重力mg,另一个是物体随地球自转所需的向心力f,如图所示。①在赤道上,F=F向+mg,即RmRMmGmg22;②在两极F=mg,即mgRMmG2;故纬度越大,重力加速度越大。由以上分析可知,重力和重力加速度都随纬度的增加而增大。(2)物体受到的重力随地面高度的变化而变化。在地面上,22RGMgmgRMmG;在地球表面高度为h处:22)()(hRGMgmghRMmGhh,所以ghRRgh22)(,随高度的增加,重力加速度减小。考点二、万有引力定律的应用——求天体质量及密度1.T、r法:232224)2(GTrMTmrrMmG,再根据32333,34RGTrVMRV,当r=R时,23GT2.g、R法:GgRMmgRMmG22,再根据GRgVMRV43,3433.v、r法:GrvMrvmrMmG2222/74.v、T法:GTvMTmrrMmGrvmrMmG2)2(,32222考点三、星体表面及某高度处的重力加速度1、星球表面处的重力加速度:在忽略星球自转时,万有引力近似等于重力,则22RGMgmgRMmG。注意:R指星球半径。2、距星球表面某高度处的重力加速度:22)()(hRGMgmghRMmGhh,或ghRRgh22)(。注意:卫星绕星球做匀速圆周运动,此时的向心加速度2)(hRGMan,即向心加速度与重力加速度相等。考点四、天体或卫星的运动参数我们把卫星(天体)绕同一中心天体所做的运动看成匀速圆周运动,所需要的向心力由万有引力提供,)4(22222TmrmrrvmmarMmGn,就可以求出卫星(天体)圆周运动的有关参数:1、线速度:rrGMvrvmrMmG1222、角速度:33221rrGMmrrMmG3周期:33222)2(rGMrTTmrrMmG4、向心加速度:22rGMamarMmGnn规律:当r变大时,“三小”(v变小,ω变小,an变小)“一大”(T变大)。考点五、地球同步卫星对于地球同步卫星,要理解其特点,记住一些重要数据。总结同步卫星的以下“七个一定”。1、轨道平面一定:与赤道共面。2、周期一定:T=24h,与地球自转周期相同。3、角速度一定:与地球自转角速度相同。4、绕行方向一定:与地球自转方向一致。5、高度一定:由27322222226106.34,4)()(RmRTgRhgRGMThRmhRMmG。6、线速度大小一定:smhRgRhRGMvgRGMhRvmhRMmG/101.3,)()(32222。7、向心加速度一定:222222/23.0)()(,)(smhRgRhRGMagRGMmahRMmGnn。考点六、宇宙速度1、对三种宇宙速度的认识:⑴第一宇宙速度——人造卫星近地环绕速度。大小v1=7.9km/s。第一宇宙速度的算法:法一:由rGMvrvmrMmG22,r=R+h,而近地卫星h=0,r=R,则RGMvRvmRMmG22,代入数据可算得:v1=7.9km/s。法二:忽略地球自转时,万有引力近似等于重力,则grvrvmmg2,同理r=R+h,而近地卫星h=0,r=R,gRvRvmmg2,代入数据可算得:v1=7.9km/s。对于其他星球的第一宇宙速度可参照以上两法计算。计算重力加速度时一般与以下运动结合:①自由落体运动;②竖直上抛运动;③平抛运动;④单摆(2)第二宇宙速度——脱离速度。3/7大小v2=11.2km/s,是使物体脱离地球吸引,成为绕太阳运行的行星的最小发射速度。(3)第三宇宙速度——逃逸速度。大小v3=1...