高三物理总复习卷五.doc

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1、五----万有引力定律复习要点1．万有引力定律及其应用2．人造地球卫星3．宇宙速度4．天体的圆运动分析二、难点剖析1．开普勒行星运动三定律简介第一定律：所有行星都在椭圆轨道上运动，太阳则处在这些椭圆轨道的一个焦点上；第二定律：行星沿椭圆轨道运动的过程中，与太阳的连线在单位时间内扫过的面积相等；第三定律：行星轨道半长轴的立方与其周期的平方成正比，即=k开普勒行星运动的定律是在丹麦天文学家弟答的大量观测数据的基础上概括出的，给出了行星运动的规律。2．万有引力定律及其应用(1)定律的表述：宇宙间的一切物体都是相互吸引的两个物体间的引力大小跟它们的质量成积成正

2、比，跟它们的距离平方成反比，引力方向沿两个物体的连线方向。F=(2)定律的适用条件：用于计算引力大小的万有引力公式一般只适用于两质点间引力大小的计算，如果相互吸引的双方是标准的均匀球体，则可将其视为质量集中于球心的质点。(3)定律的应用：在中学物理范围内，万有引力定律一般用于天体在圆周运动中的动力学问题或运动学问题的分析，当天体绕着某中心天体做圆周运动时，中心天体对该天体的引力充当其做周围运动所需的向心力，据此即可列出方程定量的分析。3．人造地球卫星各运动参量随轨道半径的变化关系。这里特指绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，实际上大多数卫星轨道是椭圆，而中

3、学阶段对做椭圆运动的卫星一般不作定量分析。由于卫星绕地球做匀速圆周运动，所以地球对卫星的引力充当卫星所需的向心力，于是有=m=m=mrw2=mr由此可知：绕地球做匀速圆周运动的卫星各个参量随轨道半径r的变化情况分别如下：(1)向心加速度与r的平方成反比.=当r取其最小值时，取得最大值.a向max==g=9.8m/s2(2)线速度v与r的平方根成反比v=当r取其最小值地球半径R时，v取得最大值.vmax===7.9km/s(3)角速度与r的三分之三次方成百比=当r取其最小值地球半径R时，取得最大值.max==≈1.23×10－3rad/s(4)周期T与r

4、的二分之三次方成正比.T=2当r取其最小值地球半径R时，T取得最小值.Tmin=2=2≈84min4．宇宙速度及其意义.(1)三个宇宙速度的值分别为v1=7.9km/sv2=11.2km/sv3=16.9km/s(2)宇宙速度的意义当发射速度v与宇宙速度分别有如下关系时，被发射物体的运动情况将有所不同①当v＜v1时，被发射物体最终仍将落回地面；②当v1≤v＜v2时，被发射物体将环境地球运动，成为地球卫星；③当v2≤v＜v3时，被发射物体将脱离地球束缚，成为环绕太阳运动的“人造行星”；④当v≥v3时，被发射物体将从太阳系中逃逸。5．同步卫星的两个特征(1

5、)轨道平面必与赤道平面重合；(2)高度为确定的值。6．地球自转对地表物体重力的影响。如图所示，在纬度为的地表处，物体所受的万有引力为F=而物体随地球一起绕地轴自转所常的向心力为F向=mRcos·w2方向垂直于地轴指向地轴，这是物体所受到的万有引力的一个分力充当的，而万有引力的另一个分力就是通常所说的重力mg，严格地说：除了在地球的两个极点处，地球表面处的物体所受的重力并不等于万有引力，而只是万有引力的一个分力。由于地球自转缓慢，所以大量的近似计算中忽略了自转的影响，在此基础上就有：地球表面处物体所受到的地球引力近似等于其重力，即≈mg这是一个分析天体圆

6、运动问题时的重要的辅助公式。三、典型例题例1．某人造地球卫星因受高空稀薄空气的阻力作用，绕地球运转的轨道会慢慢改变，每次测量中卫星的运动可近似看作圆周运动。某次测量卫星的轨道半径为r1，后来变为r2，r2＜r1，以Ek1、Ek2表示卫星在这两个轨道上的动能，T1、T2表示卫星在这两个轨道上绕地运动的周期，则A．Ek2＜Ek1，T2＜T1B．Ek2＜Ek1，T2＞T1C．Ek2＞Ek1，T2＜T1D．Ek2＞Ek1，T2＞T1分析：常会有同学因为考虑到有阻力作用，就简单地判断动能将减小，其实这样的分析是不周密的，结论也是错误的，因为有阻力作用的同时，半经

7、减小，引力将做正功。解答：由于引力充当向心力，所以有==mr于是可得动能和周期分别为：Ek=mv2=T=2可见：当阻力作用使轨道半径从r1减小为r2时，其动能将从Ek1增大为Ek2，周期将从T1减小为T2，即Ek2＞Ek1，T2＜T1，应选C.例2．地核体积约为地球体积的16%，地球质量约为地球质量的34%，引力常量取G=6.7×10－11Nm2/kg2，地球半径取R=6.4×106m，地球表面重力加速度取g=9.8m/s2，试估算地核的平均密度(结果取2位有效数字)。分析：利用gm表达式进行估算解答：地表处物体所受引力约等于重力，于是有=mg地球的平

8、均密度为==由此可得==kg/m3=5.5×103kg/m3地核的平均密度为===1.2×10