2024届上海市高三物理二轮复习讲义：第五单元 万有引力定律

第五单元万有引力定律 目录 第1讲万有引力定律 2 第2讲人造卫星宇宙速度 9 课标要求: 1.通过史实,了解万有引力定律的发现过程。知道万有引力定律。认识发现万有引力定律的重要意义。认识科学定律对人类探索未知世界的作用。 2.会计算人造地球卫星的环绕速度。知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。 知识结构 第1讲万有引力定律 内容梳理 【概念规律】 一、开普勒行星运动定律 定律 图示 内容 开普勒第一定律(轨道定律) 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆轨道的一个______上 说明：不同行星绕太阳的椭圆轨道是不同的 开普勒第二定律(面积定律) 对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积______ 说明： 开普勒第三定律(周期定律) 所有行星绕太阳运动轨道________的立方与公转周期的二次方成正比 说明：值仅与中心天体有关，而与环绕天体无关 二、万有引力定律 1.内容 自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的方向在它们的连线上,引力的大小与两物体__________成正比,与它们间__________成反比。 2.公式 3.适用条件 (1)两质点间,(2)质量分布均匀的球体间。 4.引力常量 由英国物理学家卡文迪什利用扭秤装置测出(如右图所示) 意义:(1)验证了万有引力定律的正确性;(2)测出了引力常量的大小思想方法:__________。 三、万有引力与重力的关系 地球对物体的万有引力有两个效果,一是提供物体随地球自转的向心力,二是重力,如右图所示。 (1)在赤道上: (2)在两极上: (3)在一般位置:与的矢量和 四、黄金代换式 地表附近:万有引力等于物体的重力 即得(黄金代换) 答案:一、焦点 相等 半长轴 二、质量的乘积 距离的平方 微小量放大 【问题情境举隅】 常见星体的运动 太阳系中的八大行星绕太阳运动,月球绕地球做近似圆周运动,哈雷彗星绕太阳做椭圆运动,双星系统绕着公共的圆心转动。 万有引力定律的应用 科学家通过万有引力定律,计算并预言了海王星的存在;称量天体的质量和密度;预言哈雷彗星的回归。 关键点拨 万有引力定律的计算 【例题1】有一质量为、半径为、密度均匀的球体,在距离球心为的地方有一质量为的质点。现将中挖去半径为的球体,如图所示,则剩余部分对的万有引力为 ( ) A. B. C. D. 课堂笔记: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 【点拨1】1.利用万有引力定律进行分析和计算。 2.思想方法:力的合成法。 星球表面重力加速度的计算 【例题2】若有一星球密度与地球密度相同,此星球半径是地球半径的2倍,则星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的 ( ) A.0.25倍 B.0.5倍 C.2倍 D.8倍 课堂笔记: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 【点拨2】星球表面重力加速度、轨道重力加速度及轨道向心加速度问题 思路:利用求解 (1)星球表面附近的重力加速度:,得 (2)距星球表面高处的轨道重力加速度:,得 (3)距星球表面高处的向心加速度:,得 显然, 注意事项:在具体的应用中,要区分星球半径和卫星做圆周运动的轨道半径。 天体质量和密度的计算 【例题3】如图,我国的“天问一号”火星探测器已经在火星“上岗”满两年,取得了丰硕的科研成果。设火星为质量均匀分布的球体,半径为。在火星表面高处由静止释放一可视为质点的小物体,测出物体落地时间为。忽略火星自转。不计火星表面气体阻力,引力常量为,则火星的质量为__________,密度为__________。 课堂笔记: _____________________________________________________________________________________________________________________