高考复习《万有引力》典型例题复习

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1、五、万有引力—、知识网络1、开普勒三定律：⑴开普勒第一定律（轨道定律）：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上⑵开普勒第二定律（面积定律）：太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积⑶开普勒第三定律（周期定律）：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等对”、T2表示两个行星的公转周期，Ri、R2表示两行星椭圆轨道的半长轴，则周期定律r2可表示为工=乌T2R2或牛,比值k是与行星无关而只与太阳有关的恒量【注意】：⑴开普勒定律不仅适用于行星，也适用于卫星，只不过此时耳以’，比值k'是由行星的质量所决定的另一恒

2、量。广⑵行星的轨道都跟圆近似，因此计算时可以认为行星是做匀速圆周运动⑶开普勒泄律是总结行星运动的观察结果而总结归纳出来的规律，它们每一条都是经验定律，都是从观察行星运动所取得的资料中总结出来的。例题：飞船沿半径为R的圆周绕地球运动，其周期为T,如果飞船要返冋地面，可在轨道上的某一点A处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在B点相切，如图所示，如果地球半径为Ro,求飞船由A点到B点所需要的时间。解析：依开普勒第三定律知，飞船绕地球做圆周（半长轴和半短轴相等的特殊椭圆）运动时,其轨道半径的三次方跟周期的平方的比值，

3、等于飞船绕地球沿椭圆轨道运动时，其半长轴的三次方跟周期平方和比值，飞船椭圆轨道的半长轴为竺也，设飞船沿椭圆轨道运动的周期9为T，,则蝶(R+R"ST'2而飞船从A点到B点所需的时间为2、万有引力定律：⑴表述：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比⑵公式：F=G警其中h、M2是两个物体的质r为两物体间的距离，G为万有引力常量⑶引力常量G：①适用于任何两个物体②意义：它在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距5时的相互作用力③G的通常取值为G=6.67X10_11Nm7kg2⑷适用条件：①万

4、有引力定律只适用于质点间引力大小的计算。当两物体间的距离远远大于每个物体的尺寸时物体可以看成质点，直接用万有引力定律计算②当两物体是质量分布均匀的球体时，它们间的万有引力也可直接用公式计算，但式屮的r是指两球心间的距离③当研究物体不能看成质点时，可以把物体假想分割成无数个质点，求出每个质点与另一个物体的所有质点的万有引力，然后求合力。⑸地球上质量为m的物体所受的重力近似等于地球对物体的万有引力，可用mg=GMm/r2计算⑹对万有引力定律的进一步理解①普遍性：万有引力是普遍存在于宇宙中的任何有质量的物体间的相互吸引力，它是自然界的物体间的基本相互作用之一。

5、②相互性：两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作用力，符合牛顿第三定律③宏观性：通常情况下，万有引力非常小，只有在质量巨大的天体间或天体与物体间它的存在才有宏观的物理意义。在微观世界中，粒子的质量都非常小，粒子间的万有引力很不显著，万有引力可忽略不计⑺引力常量G的测定：①卡文迪许扭秤实验：②G的值：利用控制变量法多次进行测量，得出万有引力常量G=6.67259Xl()TN『/kh，通常取6.67X10“Nm2/kg2o③测定引力常量的意义:证明了万有引力的存在；使得万有引力定律有了真正的实用价值，可测定远离地球的一些天体的质量、平均密度等。如根据地球表

6、面的重力加速度可以测定地球的质量1、万有引力在天文学上的应用⑴天体质量的测定：①天体(卫星)的运动可近似看作匀速圆周运动，在任何条件下总满足：万有引力等于向心力T2可求得天体的质暈心如果已知天体的半径R,可进一步求得天体的密度"竺=牡=上轧=二（近地卫星Rt）V上加?3GT1於GT23①天体表而上的物体所受的万有引力近似等于物体所受到的重力根据吩g智R_2可得天体的质量—曝G天体的密度P二岂3g4xRG⑵地球上物体的重力：①由于地球的自转，地球对物体的万有引力存在两个效果：A、万有引力的一个分力是指向地轴的，提供物体做圆周运动的向心力B、万有引力的另外一

7、个分力才是物体所受的重力所以物体的重力是随地理纬度的变化而变化，同一物体在两极处重力最大，在赤道处重力最小地球表面的重力加速度g也是随地理纬度的变化而变化，g在两极处最大，在赤道处最小②重力随高度变化而变化:Mm(R+hp例题：某星球白转周期为T,在它的两极处用弹簧秤称得某物重“；在赤道上称得该物重F,求该星球的平均密度°。解析：题目屮弹簧秤称得物重於与化实质上是弹簧秤的读数，即弹簧的弹力，在星球的两极物体受星球的引力F引与弹赞秤的弹力W作用，因该处的物体无圆运动，处于静止状态，有=W=G^R2（其中M为星球质量，m为物体质量，R为星球半径）又M=pV=

8、p-

9、^3,代入①式后整理得3W4兀GRm在星球赤道处，物体受引力F引与弹簧秤的