高一物理万有引力(2019年8月整理)
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高一物理万有引力知识点总结
一、引力
1、引力是指物体之间的相互之间的作用力。
2、引力的定义是:质点之间的相互作用力,由距离决定,两者
距离越近,作用力越大,质点距离越远,作用力越小。
3、引力法则:引力作用力是双向的,即两质点之间的引力是相
等的。
二、引力的类型
1、斥力:即两物体间的反作用力。
2、弹力:物体之间的弹力也可以理解为引力,如弹簧的弹力。
3、磁力:当有磁体存在时,它们之间会产生的磁力。
4、重力:重力也是一种引力,也是宇宙中最有名的引力,它是
引起物体的自由落体运动的主要原因。
三、引力的实验
1、布拉格实验:是实验物理学家布拉格(1887年)用来测量引力的实验,该实验就揭示了物质间的相互引力。
2、太阳引力实验:该实验是行星发射实验的一种,它使用火箭
向太阳系内的行星发射小卫星,测量其飞行到临近太阳时引力的变化。
四、引力的其他知识
1、引力的公式:引力公式为F=G×m1×m2/r2,其中F表示引力,G表示万有引力常数,m1、m2表示两个作用质点的质量,r表示两个质点之间的距离。
2、万有引力常数:万有引力常数是宇宙中最基本的常数,它的值大约为6.67×10-11 N·m2/kg2。
专题6 开普勒三定律及万有引力定律(教师版)一、目标要求目标要求重、难点开普勒三定律重点万有引力定律的基本概念重点万有引力与重力的关系重难点1.开普勒三定律(1)开普勒第一定律:又称轨道定律,所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上.(2)开普勒第二定律:又称面积定律,对于每一个行星而言,太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等S AB=S CD=S EK.(3)开普勒第三定律:又称周期定律,所有行星轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值相等.用公式表示:32akT,其中比例常数k与行星无关只与太阳有关.(4)对开普勒三定律的理解①开普勒三定律是实验定律,都是从观察行星运动所取得的资料中总结出来的,主要是从运动学的角度描述了行星绕太阳的运动规律.②开普勒三定律否定了天体运行的圆轨道想法,建立了正确的行星轨道理论;它还指出行星绕太阳运行时远日点速率小,近日点速率大;开普勒第三定律提示了周期和轨道半径的关系,该定律具有普遍性,后面将学到的人造卫星也涉及相似的常数,此常数与卫星无关,只与地球质量有关.2.万有引力定律 (1)推导过程:①简化轨道:把实际的椭圆轨道看成是圆形轨道,天体做匀速圆周运动. ②圆周运动条件:引力向F F =,即2v F m r=.③开普勒定律的运用由于2π=r v T ,则2222π1()4π==⋅r rF m m T r T322'22224π()4π===r m m m k k T r r r ,其中32r k T =,'24π=k k ,所以2m F r∝=.④牛顿第三定律的结论:太阳对行星的引力与行星质量成正比,与距离平方成反比,而根据牛顿第三定律可知太阳对行星的引力与行星对太阳的引力大小相等,性质相同.因此行星对太阳的引力一定与太阳质量成正比,因此'122m m F r∝.(2)定律内容: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,跟它们距离的二次方成反比.把上面的结论写成等式122m m F Gr =,此式即为万有引力定律的公式表达形式. 公式中的G 叫做引力常量,116.6710G -=⨯N·m 2/kg 2.物理意义:对于任何物体来说,G 值都是相同的,它在数值上等于质量为1 kg 的两个物体,相距1 m 时的相互作用力.3.对万有引力定律的理解 (1)适用条件:①当两个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,直接使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,它们之间的引力也可直接用公式计算,但式中r 是指两球心间距离.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,求出两个物体上每个质点与另一物体上所有质点的万有引力,然后求合力.(2)万有引力的性质:①普遍性:万有引力存在于任何两个有质量的物体之间. ②相互性:万有引力的作用是相互的,符合牛顿第三定律.③一般物体之间虽然存在万有引力,但是很小,天体与物体之间或天体之间的万有引力才比较显著.(3)万有引力定律的意义:①万有引力定律的发现,是17世纪自然科学最伟大的成果之一,将天地间的规律统一起来,第一次提示了自然界中的一种基本相互作用的规律,在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑.②消除了人们的迷信思想,使人们有信心、有能力理解天地间的各种事物,解放了思想,在科学文化的发展上起到了积极的推动作用.4.地球上的重力和万有引力的关系在地球表面上的物体所受的万有引力引F 可以分解成物体所受的重力mg 和随地球自转而做圆周运动的向心力F ,如图所示,其中2引MmF GR=,而2F mr ω=(1)当物体在赤道上时,引F 、mg 、F 三力同向,此时F 达到最大值2max F mR ω=,重力加速度达到最小值2min 2引F F Mg GR mRω-==-; (2)当物体在两极的极点时,0F =,引F mg =,此时重力等于万有引力,重力加速度达到最大值,此最大值为max 2M g G R =;因为地球自转角速度很小,22Mm G mR Rω,所以在一般情况下计算时认为2Mm mg GR =。
2019年高一物理万有引力定律的应用知识点如何学好本课内容学并不难,高一物理万有引力定律的应用知识点掌握好之后就不用怕了,关键就在于找规律,点击练习题还有更多内容检测哦!万有引力定律的应用(天体质量M, 卫星质量m,天体半径R,轨道半径r,天体表面重力加速度g ,卫星运行向心加速度an卫星运行周期T)解决天体(卫星)运动问题的两种基本思路:一是把天体(或人造卫星)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;二是在地球表面或地面附近的物体所受的重力等于地球对物体的引力.(1)万有引力=向心力(一个天体绕另一个天体作圆周运动时,r=R+h )(2)用万有引力定律求中心星球的质量和密度(3)万有引力和重力的关系:一般的星球都在不停地自转,星球表面的物体随星球自转需要向心力,因此星球表面上的物体所受的万有引力有两个作用效果:一个是重力,一个是向心力。
星球表面的物体所受的万有引力的一个分力是重力,另一个分力是使该物体随星球自转所需的向心力。
(4)双星:宇宙中往往会有相距较近,质量可以相比的两颗星球,它们离其它星球都较远,因此其它星球对它们的万有引力可以忽略不计。
在这种情况下,它们将各自围绕它们连线上的某一固定点做同周期的匀速圆周运动。
这种结构叫做双星。
(1)由于双星和该固定点总保持三点共线,所以在相同时间内转过的角度必相等,即双星做匀速圆周运动的角速度必相等,因此周期也必然相同。
(2)由于每颗星的向心力都是由双星间相互作用的万有引力提供的,因此大小必然相等注意:万有引力定律表达式中的r表示双星间的距离,按题意应该是L,而向心力表达式中的r表示它们各自做圆周运动的半径,在本题中为r1、r2,千万不可混淆。
当我们只研究地球和太阳系统或地球和月亮系统时(其他星体对它们的万有引力相比而言都可以忽略不计),其实也是一个双星系统,只是中心星球的质量远大于环绕星球的质量,因此固定点几乎就在中心星球的球心。
可以认为它是固定不动的。
万有引力补全法例1.如图所示,在距一质量为M 、半径为R 、密度均匀的球体R 处有一质量为m 的质点,此时球体对质点的万有引力为F 1.当从球体中挖去一半径为R/2的球体时,剩下部分对质点的万有引力为F 2,求F 1:F 2。
练1.如图所示,一个质量为M 的匀质实心球,半径为R 。
如果通过球心挖去一个直径为R 的小实心球,然后置于相距为d 的地方,试计算空心球与小实心球之间的万有引力。
万有引力基础计算:例2.据媒体报道,嫦娥一号卫星环月工作轨道为圆轨道,轨道高度200km ,运行周期127分钟。
若还知道引力常量和月球平均半径,仅利用以上条件能求出的是( )A .月球表面的重力加速度;B .月球对卫星的吸引力;C .卫星绕月球运行的速度;D .月球的质量。
练2.(2011 福建)“嫦娥二号”是我国月球探测第二期工程的先导星。
若测得“嫦娥二号”在月球(可视为密度均匀的球体)表面附近圆形轨道运行的周期T,已知引力常量为G,半径为R的球体体积公式V=43p R3,则可估算月球的()A.密度;B.质量;C.半径;D.自转周期。
练3.“嫦娥一号”的成功发射,为实现中华民族几千年的奔月梦想迈出了重要的一步。
已知“嫦娥一号”绕月飞行轨道近似圆周,距月球表面高度为H,飞行周期为T,月球的半径为R.试求:⑴.月球的质量;⑵.如果在月球表面做平抛运动实验,物体抛出时离地面高度为h(h远小于R),水平位移为L,则物体抛出时初速度是多少?练4.如图所示,某星球有A、B两颗卫星。
已知这两颗卫星绕星球做匀速圆周运动的周期分别为TA 和TB,两颗卫星在同一轨道平面运行,两者间所能达到的最大距离为L,万有引力常量为G。
则由以上已知量可求出的物理量有()A.两颗卫星的线速度大小;B.该星球的质量;C.该星球的密度;D.该星球表面的重力加速度。
万有引力与实验例3.宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球,经过时间t小球落回原处;若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球,需经过时间5t小球落回原处(取地球表面重力加速度g=l0m/s2,空气阻力不计)。