高中物理：万有引力与航天基础知识点.pdfVIP

高中物理：万有引力与航天基础知识点 【知识网络构建】 【知识清单】 一、两种对立学说（了解） 1. 地心说： （1）代表人物：托勒密； （2 ）主要观点：地球是静止不动的，地球是宇宙的中心。 2. 日心说： （1）代表人物：哥白尼； （2 ）主要观点：太阳静止不动，地球和其他行星都绕太阳运动。 二、开普勒定律 开普勒行星运动的定律是在丹麦天文学家弟谷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。 三、万有引力定律 1. 月—地检验： ① 检验人：牛顿； ② 结果：地面物体所受地球的引力，与月球所受地球的引力都是同一种力。 2. 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，引力的大小与物体的质量 m1和 m2的乘积成正比，与它们之间距离 r 的平方成反比。 3．表达式： 式中 r 表示两质点间的距离 ,M、m表示两质点的质量 ,G 为引力常量： G＝×10－11 N·m2/kg2。 4．适用条件：两质点间的引力；质量分布均匀的球体。 5. 四大性质： ① 普遍性：任何客观存在的有质量的物体之间都存在万有引力。 ② 相互性：两个物体间的万有引力是一对作用力与反作用力，满足牛顿第三定律。 ③ 宏观性：一般万有引力很小，只有在质量巨大的星球间或天体与天体附近的物体间，其存 在才有意义。 ④ 特殊性： 两物体间的万有引力只取决于它们本身的质量及两者间的距离， 而与它们所处环 境以及周围是否有其他物体无关。 四、引力常量 五、万有引力与重力 （一）静止在地面上的物体 由于地球的自转，物体随地球绕地轴在纬度圆平面内做圆周运动，万有引力 F 引的一个分力 提供向心力 F 向，另一个分力即物体的重力 mg与地面的支持力 FN相平衡 , 即地面上物体所受 万有引力可分解为重力和使物体随地球转动的向心力，重力只是万有引力的一个分力。 当物体位于赤道上时， r=R，各力处于同一直线上，向心力达到最大，重力最小 : ；当物体位于两极上时， r=0, 重力等于万有引力而达到最大： 从赤道到两极，物体所需向心力减小、重力增大，只在两极点处重力才等于万有 引力，其他位置都不能说重力就是万有引力。 但由于地球自转角速度 极小， ， 故在忽略地球自转时常近似认为 （二）绕地运动的物体 物体在离地一定高度 h 处绕地球运转时，物体的圆周运动是相对于地心的运动而不是相对地 面的运动，故地球的自转对物体的圆周运动不产生影响，此时地球对物体的万有引力提供向 心力，重力、万有引力、向心力三位一体： 注意： ①重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，但重力不是万有引力。 ②只有在两极时物体所受的万有引力才等于重力。 ③重力的方向竖直向下，但并不一定指向地心，物体在赤道上重力最小，在两极时重力最大。 ④随着纬度的增加，物体的重力减小，物体在赤道上重力最小，在两极时重力最大。 ⑤物体随地球自转所需的向心力一般很小，物体的重力随纬度的变化很小，因此在一般粗略 的计算中，可以认为物体所受的重力等于物体所受地球的吸引力，即可得到“黄金代换”公 式。 六、万有引力定律与天体运动： 运动性质：通常把天体的运动近似看成是匀速圆周运动。 从力和运动的关系角度分析天体运动：天体做匀速圆周运动运动，其速度方向时刻改变，其 所 需 的 向 心 力 由 万 有 引 力 提 供 ， 即 F 需 =F 万 。 如 图所 示 ， 由 牛 顿 第 二 定 律 得 ： ， 从 运 动 的 角 度 分 析 向 心 加 速 度 ： 重要关系式： 七、天体质量的估算 模型一：环绕型： 对于有卫星的天体，可认为卫星绕中心天体做匀速圆周运动，中心天体对卫星的万有引力提 供卫星做匀速圆周运动的向心力，利用引力常量 G和环形卫星的 v 、