高中物理必修二 万有引力定律 _ 本章小结课件20张PPT

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万 有 引 力 定 律
复 习
万有引力定律
天体运动
从地心说到日心说
开普勒定律
第一定律（轨道定律）
第二定律（面积定律）
第三定律（周期定律）
万有引力定律
发现：
内容：
G值：
太阳对行星的引力
地球对月球的引力
对地面物体的引力
自然界任何两个物体之间的引力
卡文迪许测量：G=6.67×10-11N·m2/kg2
应用
预言彗星回归、发现未知天体
计算天体质量和密度
宇宙速度
人造卫星
V1=7.9km/s
V2=11.2km/s
V3=16.7km/s
1、应用万有引力定律的两条基本思路
⑴、把卫星绕天体的运动理想化为匀速圆周运动，向心力由万有引力提供。在解题中常用的关系式为：
⑵、在地面附近的物体受的重力近似等于万有引力。即：
2．地球引力和地球表面物体的重力
极地：
赤道：
纬度为φ：
忽略地球自转的影响重力等于引力
引力：
重力：
向心力：
3．求天体质量、密度
方法一：行星运动的向心力由万有引力提供
方法二：天体对其表面物体的引力近似等于物体的重力。
4．卫星的运动规律
⑵、运行速度：
⑶、角速度：
⑷、周期：
⑴、向心加速度：
随半径增大而减小
均与半径成一一对应关系
5、运行速度与发射速度
第一宇宙速度是卫星的最小发射速度．又是卫星的最大环绕运行速度．
运行速度：指卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度。
发射速度：若卫星发射后再无能量补充，卫星在离开发射装置时的初速度。
⑵、同步卫星特点
6、人造卫星的相关问题
⑴、人造地球卫星的轨道
①
②
③
与地球自转周期相同
周期一定：
轨道一定：
轨道平面与赤道平面重合
高度一定：
方向一定：
与地球自转方向相同
⑶变轨问题
低轨变高轨：
向后喷 气、加速，最终v低>v高
高轨变低轨：
向前喷气、减速，最终v低>v高
P
1
2
Q
v
地球
⑷、赤道上物体（A）、近地轨道卫星（B）、同步卫星（C）运动参数比较
抓住它们的联系和区别：
A与B：半径相同
A与C：角速度相同
B与C：由万有引力提供向心力，而A不是。
aA 向心加速
ωA=ωc<ωB
角速度
vB>vC>vA
线速度
TA=TC>TB
周 期
rA=rB 轨道半径
A
B
C
1、如图所示，一个质量为m1,半径为r的均匀球体，在其中挖去一个半径为r/2的球形空穴，其表面与球面相切。在球心和空穴的中心连线上，距球心d处有一个质量为m2的质点，求剩余部分对质点的万有引力。
d
m2
o1
o2
2、如图所示，A为静止于地球赤道上的物体，B为绕地球做椭圆轨道运行的卫星，C为绕地球做圆周运动的卫星，P为B、C两卫星轨道的交点．已知A、B、C绕地心运动的周期相同．下列说法中正确的是 ( )
C
B
A
P
A．物体A和卫星C具有相同大小的加速度
B．卫星C的运行速度大于物体A的速度
C．可能出现：在每天的某一时刻卫星B在A的正上方
D．卫星B在P点的加速度大小与卫星C在该点加速度相等
BCD
3、我国于2010年1月17日凌晨在西昌成功发射第三颗北斗导航卫星，这是一颗地球同步卫星。如图所示，假若第三颗北斗导航卫星先沿椭圆轨道1飞行，后在远地点P处点火加速，由椭圆轨道1变成地球同步圆轨道2。下列说法正确的是：( )
A. 卫星在轨道2运行时的速度大于7.9km/s
B. 卫星在轨道2运行时不受重力作用
C. 卫星在轨道2运行时的向心加速度比在赤道上静止的物体的向心加速度小
D. 卫星在轨道1上的P点和轨道2上的P点的加速度大小相等
D
4、英国《新科学家》杂志评选出了2008年度世界8项科学之最，在XTEJ1650－500双星系统中发现的最小黑洞位列其中．若某黑洞的半径R约45 km，质量M和半径R的关系满足 (其中c为光速，G为引力常量)，则该黑洞表面重力加速度的数量级为(　　)
A．108 m/s2 B．1010 m/s2
C．1012 m/s2 D．1014 m/s2
C
5、若A是赤道上随地球自转的物体、B是赤道上空的近地卫星、C是地球同步卫星，它们的运动都可视为匀速圆周运动，以下是对A、B、C三个物体的运动中的物理量的大小关系的判断，其中正确的是( )
A．三者周期的大小关系为TA>TB>TC
B．三者向心加速度的大小关系为aA>aB>aC
C．三者角速度的大小关系为ωA<ωC<ωB
D．三者线速度的大小关系为vAD
6、宇航员站在一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出一小球．经过时间t，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为L.若抛出时的初速度增大到2倍，则抛出点与落地点之间的距离为 L.已知两落地点在同一水平面上，该星球的半径为R，万有引力常量为G，求该星球的质量M.
7、我国于2007年10月24日，在西昌卫星发射中心，将第一颗探月卫星“嫦娥一号”成功发射升空，在经历14天的飞行后，“嫦娥一号"卫星接近月球，实施首次“制动变轨”，进入月球椭圆轨道，又经历两次“制动变轨”，最终进入离月球200km的环月预定工作轨道，开展拍摄三维影像等工作，其运动的示意图如图11所示．试问：
图11
（1）“嫦娥一号”卫星在靠近月球的“制动变轨”是在预定点处启动卫星上的喷气推进器的喷气来实现的，为使“嫦娥一号”卫星从较高的椭圆轨道进入环月飞行的近月圆轨道，推进器是向前喷气还是向后喷气?
解答：
由于“嫦娥一号"从高轨道向低轨道运动是向心运动，则所需的向心力就要小于万有引力，而万有引力不变，那么速率就要减小，故推进器是向前喷气来减小速率。
（2）“嫦娥一号”卫星在环月圆轨道绕行n圈。飞行时间为t．已知月球半径为R0，月球表面处重力加速度为g0．试推导卫星在环月圆轨道上运行时离月球表面高度h的表达式．
卫星在环月轨道上：
若卫星在月球上：
解得：
（3）巳知地球和月球的半径之比为3.6，表面的重力加速度之比为6．求地球和月球的密度之比。
设中心天体的质量为M，半径为R，密度为ρ,中心天体表面的重力加速度为g。则：
物体在中心天体的表面时：
而：
解得：
故：
（3）巳知地球和月球的半径之比为3.6，表面的重力加速度之比为6．求地球和月球的密度之比。
设中心天体的质量为M，半径为R，密度为ρ,中心天体表面的重力加速度为g。则：
物体在中心天体的表面时：
而：
解得：
故：
（3）巳知地球和月球的半径之比为3.6，表面的重力加速度之比为6．求地球和月球的密度之比。
设中心天体的质量为M，半径为R，密度为ρ,中心天体表面的重力加速度为g。则：
物体在中心天体的表面时：
而：
解得：
故：