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1、第四课时万有引力定律及应用第一关：基础关展望高考基础知识一、万有引力定律知识讲解1.内容:自然界中任何两个物体都是相互吸引的,引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比,与它们距离的二次方成反比.2.公式式中r表示两质点间的距离,m1,m2表示两质点的质量,G表示引力常量,G=6.67×10-11N5m2/kg2.3.适用条件①万有引力公式适用于两质点间的引力大小的计算.②对于可视为质点的物体间的引力的求解也可以利用万有引力公式,如两物体间距离远大于物体本身大小时,物体可看做质点;均匀球体可视为质量集中于球心的质点.③当研究物体不能看成质点时,可
2、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.例如将物体放在地球的球心时,由于物体各方面受到相互对称的万有引力,故合外力为零.活学活用1.如图所示，两球的半径分别是r1和r2,而球的质量分布均匀，大小分别是m1和m2，则两球间的万有引力大小为()解析:万有引力定律中，两个物体间的距离r,对于相距很远可以看成质点的物体是两个质点的距离；如果不能看成质点但两物体是球体而且质量分布均匀，r是两球心之间的距离.因此：答案:D二、三个宇宙速度知识讲解1.第一宇宙速度:要想发射人造卫星,必须具有足够的速度,发射人
3、造卫星最小的发射速度称为第一宇宙速度,v=7.9km/s.但却是绕地球做匀速圆周运动的各种卫星中的最大环绕速度.2.第二宇宙速度:当人造卫星进入地面附近的轨道速度大于7.9km/s时,它绕地球运行的轨迹就不再是圆形,而是椭圆形.当卫星的速度等于或大于11.2km/s时,卫星就会脱离地球的引力不再绕地球运行,成为绕太阳运行的人造行星或飞到其他行星上去,我们把11.2km/s称为第二宇宙速度,也称脱离速度.3.第三宇宙速度:当物体的速度等于或大于16.7km/s时,物体将挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳系以外的宇宙空间中去,我们把16.7km/s称为第三宇宙速
4、度,也称逃逸速度.活学活用2.我国将要发射一颗绕月球运行的探月卫星“嫦娥一号”.设该卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面.已知月球的质量约为地球质量的，月球的半径约为地球半径的，地球上的第一宇宙速度约为7.9km/s，则该探月卫星绕月运行的速度约为()A.0.4km/sB.1.8km/sC.11km/sD.36km/s解析:由题意知该卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面，实质上它绕月球运行的速度是月球的第一宇宙速度.根据万有引力提供向心力得得近地(月)卫星的线速度为,则近月卫星与近地卫星的线速度之比为，所以近月卫星的线速度为.所以选项B正确.答案:B[来源
5、:Zxxk.Com]三、近地卫星和同步卫星知识讲解1.近地卫星所谓近地卫星,是指卫星的运行轨道半径等于地球的半径,卫星做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供.它的运行速度为第一宇宙速度,也是卫星的最大环绕速度.2.地球同步卫星的六个一定①位置一定(必须位于地球赤道的上空)地球同步卫星绕地球旋转的轨道平面一定,与地球的赤道面重合.如图所示,假设同步卫星的轨道平面与赤道平面不重合,同步卫星由于受到地球指向地心的万有引力F的作用,绕地轴做圆周运动,F的一个分力F1提供向心力,而另一个分力F2将使同步卫星不断地移向赤道面,最终直至与赤道面重合为止(此时万有引力F
6、全部提供向心力),不可能定点在我国某地的正上方.②周期(T)一定a.同步卫星的运行方向与地球自转方向一致.b.同步卫星的运转周期与地球自转周期相同,T=24h.③角速度(ω)一定由公式得，地球同步卫星的角速度,因为T恒定，π为常数，故ω也一定.④向心加速度(a)大小一定地球同步卫星的向心加速度为a,则由牛顿第二定律和万有引力定律得⑤距离地球表面的高度(h)一定由于万有引力提供向心力，则在ω一定的条件下，同步卫星的高度不具有任意性,而是唯一确定的.根据⑥环绕速率一定[来源:学科网ZXXK]在轨道半径一定的条件下,同步卫星的环绕速率也一定,且为活学活用3.
7、用m表示地球同步通信卫星的质量、h表示卫星离地面的高度、M表示地球的质量、R0表示地球的半径、g0表示地球表面处的重力加速度、T0表示地球自转的周期、ω0表示地球自转的角速度，则地球同步通信卫星的线速度v为()A.ω0(R0+h)B.CD解析:设地球同步卫星离地心的高度为r,则r=R0+h所以线速度：v=ωr=ω0(R0+h)同步卫星做圆周运动由万有引力提供向心力：得：,又因为：则，故选项A、B、C、D均正确.答案:ABCD第二关：技法关解读高考解题技法一、万有引力定律的应用技法讲解应用万有引力定律分析天体运动的基本方法：在地球上，通常物体的质量都较小
8、，所以通常物体之间的万有引力很小，分析地球上物体的受力情况时，一般都不考虑物体之间的万有引力（
