【优质文档】高一物理-天体运动.pdf
《【优质文档】高一物理-天体运动.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《【优质文档】高一物理-天体运动.pdf(6页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、优秀学习资料欢迎下载 万有引力定律与天体运动 【教学要求】 1理解万有引力定律,知道其内容及适用条件; 2会运用万有引力定律分析有关天体运动问题。 【知识再现】 一、开普勒定律 1开普勒第一定律 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是_,太阳处在所有椭圆的_ 2开普勒第二定律 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 3开普勒第三定律 所有行星的轨道的_跟_的比值都相等,即_ 二、万有引力定律 1内容:自然界中任何两个物体都是_ 的,引力的大小跟这两个物体的_成正比,跟它们的 _成反比 2表达式: _ 其中 G=6 6 7 10 11N m2/kg2,叫引力常量 3适用条件:
2、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大于物体的大小时,公式 也可以使用。对于均匀的球体,r 是两球心间的距离。 4应用: (1)天体质量M 、密度 的估算: 测 出 卫 星 绕 天 体 做 匀 速 圆 周 运 动 的 半 径r和 周 期T , 由 r T m r Mm G 2 2 2 4 得M= 2 32 4 GT r , 3 3 4 R M V M_,R为天体的半径。 当卫星沿天体表面绕天体运行时,r=R,则 =_。 (2)发现未知天体 知识点一 万有引力定律的适用条件 万有引力定律适用于计算质点间的引力具体有以下两种情况:两物体间的距离远远大于物体本身的 线度,两物体
3、可视为质点,例如行星绕太阳的旋转;两个均匀的球体间,其距离为两球心的距离。 【应用 1】如图所示,阴影区域是质量为M 、半径为 R的球体挖去一个小圆球后的剩余 部分所挖去的小圆球的球心o和大球体球心间的距离是R/2 求球体剩余部分对球体 外离球心o 距离为 2R、质量为 m的质点 P 的引力。 整的大球对球外质点P 的引力: 22 1 4)2(R Mm G R Mm GF 导示 :将挖去的球补上, 则完 半径为 R/2 的小球的质量 M R MRR M 8 1 3 4 ) 2 ( 3 4 ) 2 ( 3 4 3 33 补上的小球对质点P的引力 优秀学习资料欢迎下载 222 2 5025 4 )
4、2/5(R Mm G R mM G R mM GF 因而挖去小球的阴影部分对P质点的引力 222 21 100 23 504R Mm G R Mm G R Mm GFFF 答案: 2 100 23 R Mm G 万有引力定律只适用于两个质点间的作用,只有对均匀球体,才可将其看作是质量全部集 中在球心的一个质点。 知识点二 万有引力与重力的关系 地面附近的物体由于受到地球的吸引而产生的力叫做重力。对于放在地面上的物体 从效果上讲, 万有引力使物体压紧地面的力就是我们所说的重力。由此可以看出重力是由 于万有引力产生的, 但严格地讲物体的重力并不等于地球对物体的万有引力。因为地球围 绕地轴自转, 地
5、球表面上的物体就随地球在围绕地轴做匀速圆周运动,而所需的向心力也 是由万有引力来提供,因而重力只是地球对物体万有引力的一个分力,另一个分力提供物 体绕地轴做圆周运动的向心力,如图所示。因为地球上的所有物体的角速度相同,所以物体随地球做圆周运 动的向心力F向=m 2r 随纬度变化而变化,从赤道到两极不断减小。在赤道处,物体的万有引力 F以及分解的 向心力 F向和重力 mg刚好在一条直线上, 有 F=F向+mg ,所以 mg=F-F向= Rm r Mm G 2 2 自 ,因为地球自转角速度 自很小,即: Rm r Mm G 2 2 自 所以认为万有引力等于重力即 mg R Mm G 2 ( 一般情
6、况下不考虑自转带来的影 响);但是假设自转加快, 即自变大,由 mg=F-F向= Rm r Mm G 2 2 自 知物体的重力将变小。 当 Rm r Mm G 2 2 自 的时候,万有引力全部充当向心力,即不再有挤压地面的效果,亦即mg=0 ,也就没有重力一说了。 【应用 2】地球赤道上有一物体随地球一起自转做圆周运动,所受的向心力是F1,向心加速度为a1,线速度 为 v1,角速度为 1;绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星(高度可忽略 ) 所受的向心力为F2,向心加速度为 a2,线速度为v2,角速度为 2;地球同步卫星所受的向心力为F3,向心加速度为a3,线速度为v3,角速度为 3;地球表面重
7、力加速度为 g,第一宇宙速度为v,假设三者质量相等,则() AF1=F2F3 Ba1=a2=ga3 Cv1=v2=vv3 D1=3R、 1=3,所以 a1F3。根据 a=F向/m 可得 a2=g a3。又由 a= 2r 可知 3F3F1, a2=ga3a1, v2=vv3 v1,1=32 答案: D 处理该类问题需要区分是地球上随地球一起自转的物体还是绕地球转动的人造卫星。如果 是前者则是万有引力的一部分提供向心力,如果是后者则是万有引力提供向心力。 优秀学习资料欢迎下载 类型一 天体质量和密度的计算 【例 1】宇航员在月球表面附近自h 高处以初速度v0水平抛出一个小球,测出小球的水平射程为L
8、已知月球 半径为 R,若在月球上发射一颗卫星,使它在月球表面附近绕月球作圆周运动若万有引力恒量为G,求: (1)该卫星的周期; (2)月球的质量。 导示 :(1)设月球表面附近的重力加速度为g月 对做平抛的小球: 竖直方向 2 2 1 tgh 月 水平方向 L=v0t R T mmg 2 2 4 月 由解得T = Rh hv L 2 0 (2)由解得: 2 2 0 2 L hv g月 又: 月 mg R Mm G 2 解得: 2 22 0 2 GL Rhv M 计算天体质量的方法 (1)利用天体表面的重力加速度g 和天体半径R。 mg R Mm G 2 故 M=gR 2/G (2)利用环绕天体
9、:应知环绕天体的周期T(或线速度v)和卫星的轨道半径r r T m r Mm G 2 2 2 4 得 M= 2 32 4 GT r 类型二 双星 ( 三星 ) 问题 两颗靠得很近且间距不变,绕同一中心做匀速圆周运动的星称为双星。解决双星问题应该从两点入手: 第一,两星之间的万有引力提供了它们做匀速圆周运动的向心力;第二,两星绕同一点做圆周运动,且它们 的角速度相等。 【例 2】在天体运动中,将两颗彼此距离较近,且相互绕行的行星称为双星。已知两行星质量分别为M1和 M2, 它们之间距离为L,求各自运转半径和角速度为多少? 导示 : 双星之间有相互吸引力而保持距离不变,则这两行星一定绕着两物体连线
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 优质文档 优质 文档 物理 天体 运动
链接地址:https://www.31doc.com/p-5303202.html