【高中物理】万有引力定律及其应用专用课件.ppt

万有引力定律及其应用 湛江市第二中学高三物理组 2009.1 例题.对于万有引力定律的表达式F=Gm1m2/r２，下列说法正确的是( ) A.公式中G为引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的 B.当r趋近于0时，万有引力趋近于无穷大 C.m1、m2受到的引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力 D.公式中的F应理解为m1、m2所受引力之和 * 一.万有引力定律 (1)内容： 宇宙间的一切物体都是互相吸引的，两个物体间的引力大小，跟它们的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比． (2)公式： (3)适用条件： 严格地说公式只适用于质点间的相互作用，当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时，公式也可近似使用，但此时r应为两物体重心间的距离．对于均匀的球体,r是两球心间的距离． A P78变式2 二、万有引力和重力 重力是万有引力产生的，由于地球的自转，因而地球表面的物体随地球自转时需要向心力．重力实际上是万有引力的一个分力．另一个分力就是物体随地球自转时需要的向心力，如图所示， 由于纬度的变化，物体做圆周运动的向心力F向不断变化，因而在地球表面的物体的重力随纬度的变化而变化，即重力加速度g随纬度变化而变化，从赤道到两极逐渐增大．通常的计算中因重力和万有引力相差不大，而认为两者相等，即 mg=GMm/R2 三.天体表面重力加速度问题 设天体表面重力加速度为g,天体半径为R，由mg= 得 由此推得两个不同天体表面重力加速度的关系为 即 gR2 = GM（黄金代换式） P78变式3 四．关于天体运动规律的计算 基本方法：把天体的运动看成是匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供。 物理模型：运动天体（看成质点）围绕中心天体（不能看成质点）做匀速圆周运动。 运动天体的线速度、角速度、周期、向心加速度的计算 =mω2（r+h） ω= T= GMm/(R+h)2=ma a=GM/(R+h)2 天体的运动规律 P77变式1 五．天体质量和密度的计算 P78变式3 六、处理人造卫星问题的基本思路 基本方法：人造卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道圆心都在地心;万有引力充当向心力； 注意： ①人造卫星的轨道半径与它的高度和中心天体的半径都不相同 ②离地面不同高度，重力加速度不同， ③根据已知条件选择向心加速度的表达式便于计算； ④利用黄金代换式gR2=GM推导化简运算过程。 物理模型：地球是中心天体，卫星是运动天体 一、卫星的绕行线速度、角速度、周期与高度的关系 （1）由 ，得 ∴当h↑，v↓ （2）由 =mω2（r+h），得ω= ∴当h↑，ω↓ （3）由 ，得T= ∴当h↑，T↑ 【例l】设人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，卫星离地面越高，则卫星的（ ） A．速度越大 B．角速度越大 C．向心加速度越大； D．周期越长 D 【例2】（多选）在空中飞行了十多年的“和平号”航天站已失去动力，由于受大气阻力作用其绕地球转动半径将逐渐减小，最后在大气层中坠毁，在此过程中下列说法正确的是 A．航天站的速度将加大 B．航天站绕地球旋转的周期加大 C．航天站的向心加速度加大 D．航天站的角速度将增大 ACD 【例3】设地球的半径为R0，质量为m的卫星在距地面R0高处做匀速圆周运动，地面的重力加速度为g0，则以下说法错误的是（ ） A.卫星的线速度为 B.卫星的角速度为 C.卫星的加速度为 D.卫星的周期 解析： 在地面： ;在高空： 此重力加速度即为卫星的向心加速度故C选项错误． g=?g0； 周期 故D选项正确 角速度 故B选项正确 卫星的线速度 故A选项正确． P78变式5 二、三种宇宙速度： 第一宇宙速度（环绕速度）：v1=7.9km/s，是人造地球卫星在地面的最小发射速度，是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大线速度，也是近地卫星的线速度。 ②第二宇宙速度（脱离速度）v2=11.2km/s，使卫星挣脱地球引力束缚的最小发射速度。 ③第三宇宙速度（逃逸速度）v3=16.7km/s，使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。 第一宇宙速度的计算． 方法一：地球对卫星的万有引力就是卫星做圆周运动的向心力． ∴当h↑，v↓ 在地球表面附近卫星的速度是它运行的最大速度，其大小为： =7.9×103m/s *