[理化生]高三万有引力定律复习课件.ppt
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- 理化生 理化 万有引力定律 复习 课件
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1、万有引力定律万有引力定律及其应用及其应用1. 万有引力定律万有引力定律 F= GmM/r2 适用于质点或均匀球体。适用于质点或均匀球体。2.重力是物体在地球表面附近所受到的地球对它的引力重力是物体在地球表面附近所受到的地球对它的引力.3. 天体做匀速圆周运动的向心力就是它受到的万有天体做匀速圆周运动的向心力就是它受到的万有引力引力 GmM/r2 =ma =mv2 / r =m2 r=m 42 r/T24. 一个重要的关系式一个重要的关系式 由由GmM地地/R地地2 =mg GM地地 =gR地地 25.开普勒第三定律开普勒第三定律 T2/R3=k (R为行星轨道的半长轴)为行星轨道的半长轴) 6
2、. 第一宇宙速度第一宇宙速度在地面附近环绕地球做匀速圆周运动的在地面附近环绕地球做匀速圆周运动的最小速度,最小速度, v1=7.9km/s 第二宇宙速度第二宇宙速度脱离地球引力的束缚,成为绕太阳运动脱离地球引力的束缚,成为绕太阳运动的人造行星,的人造行星, v2=11.2km/s 第三宇宙速度第三宇宙速度 脱离太阳引力的束缚,飞到太阳系以外脱离太阳引力的束缚,飞到太阳系以外的宇宙空间去的宇宙空间去 v3=16.7km/s例例1关于万有引力定律和引力常量的发现,下面关于万有引力定律和引力常量的发现,下面 说法中哪个是正确的(说法中哪个是正确的( ) A万有引力定律是由开普勒发现的,而引万有引力定
3、律是由开普勒发现的,而引力常量是由伽利略测定的力常量是由伽利略测定的 B万有引力定律是由开普勒发现的,而引万有引力定律是由开普勒发现的,而引力常量是由卡文迪许测定的力常量是由卡文迪许测定的 C万有引力定律是由牛顿发现的,而引力万有引力定律是由牛顿发现的,而引力常量是由胡克测定的常量是由胡克测定的 D万有引力定律是由牛顿发现的,而引力万有引力定律是由牛顿发现的,而引力常量是由卡文迪许测定的常量是由卡文迪许测定的D例例2关于第一宇宙速度,下面说法正确的有(关于第一宇宙速度,下面说法正确的有( ) A 它是人造卫星绕地球飞行的最小速度它是人造卫星绕地球飞行的最小速度 B 它是发射人造卫星进入近地圆轨
4、道的最小速度它是发射人造卫星进入近地圆轨道的最小速度 C它是人造卫星绕地球飞行的最大速度它是人造卫星绕地球飞行的最大速度 D 它是发射人造卫星进入近地圆轨道的最大速度。它是发射人造卫星进入近地圆轨道的最大速度。B(提示:注意发射速度和环绕速度的区别)(提示:注意发射速度和环绕速度的区别)练习练习已知金星绕太阳公转的周期小于地球绕太阳已知金星绕太阳公转的周期小于地球绕太阳公转的周期,它们绕太阳的公转均可看做匀速圆周公转的周期,它们绕太阳的公转均可看做匀速圆周运动,则可判定运动,则可判定 ( ) A金星到太阳的距离大于地球到太阳的距离金星到太阳的距离大于地球到太阳的距离 B金星运动的速度小于地球运
5、动的速度金星运动的速度小于地球运动的速度 C金星的向心加速度大于地球的向心加速度金星的向心加速度大于地球的向心加速度 D金星的质量大于地球的质量金星的质量大于地球的质量C例例3若已知某行星绕太阳公转的半径为若已知某行星绕太阳公转的半径为r,公转的周,公转的周期为期为T,万有引力常量为,万有引力常量为G,则由此可求出(,则由此可求出( ) A某行星的质量某行星的质量 B太阳的质量太阳的质量 C某行星的密度某行星的密度 D太阳的密度太阳的密度B练习练习一颗人造地球卫星在离地面高度等于地球半一颗人造地球卫星在离地面高度等于地球半径的圆形轨道上运行,其运行速度是地球第一宇宙径的圆形轨道上运行,其运行速
6、度是地球第一宇宙速度的速度的 倍倍.此处的重力加速度此处的重力加速度g= .(已知地球表面(已知地球表面处重力加速度为处重力加速度为g0) 220.25 g0练习练习、 从地球上发射的两颗人造地球卫星从地球上发射的两颗人造地球卫星A和和B,绕,绕地球做匀速圆周运动的半径之比为地球做匀速圆周运动的半径之比为RA RB=4 1,求它们的线速度之比和运动周期之比。求它们的线速度之比和运动周期之比。【分析解答【分析解答】卫星绕地球做匀速圆周运动,万卫星绕地球做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律有有引力提供向心力,根据牛顿第二定律有GMm/R2=mv2/Rv2=GM/R 1/R vA/v
7、B=1/2GMm/R2=m42R/T2 T2 R3 (开普勒第三定律(开普勒第三定律 ) TA/TB=8 1 例例4、假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径、假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的增大到原来的2倍,仍做圆周运动,则倍,仍做圆周运动,则 ( )A. 根据公式根据公式v=r,可知卫星的线速度将增大到原来,可知卫星的线速度将增大到原来 的的2倍倍B. 根据公式根据公式F=mv2 /r,可知卫星所需的向心力将减少,可知卫星所需的向心力将减少 到原来的到原来的1/2C. 根据公式根据公式F=GMm/r2,可知地球提供的向心力将,可知地球提供的向心力将 减少到原来的减少到原
8、来的1/4D. 根据上述根据上述B和和C中给出的公式,可知卫星运动的线中给出的公式,可知卫星运动的线 速度将减少到原来的速度将减少到原来的22C D4 若人造卫星绕地球作匀速圆周运动,则下列说若人造卫星绕地球作匀速圆周运动,则下列说法正确的是法正确的是 ( )A.卫星的轨道半径越大,它的卫星的轨道半径越大,它的 运行速度越大运行速度越大B.卫星的轨道半径越大,它的卫星的轨道半径越大,它的 运行速度越小运行速度越小C.卫星的质量一定时,轨道半径越大,它需要的卫星的质量一定时,轨道半径越大,它需要的 向心力越大向心力越大 D.卫星的质量一定时,轨道半径越大,它需要的卫星的质量一定时,轨道半径越大,
9、它需要的 向心力越小向心力越小B D例例5一宇宙飞船在离地面一宇宙飞船在离地面h的轨道上做匀速圆周运的轨道上做匀速圆周运动,质量为动,质量为m的物块用弹簧秤挂起,相对于飞船静的物块用弹簧秤挂起,相对于飞船静止,则此物块所受的合外力的大小止,则此物块所受的合外力的大小为为 .(已知地球半径为(已知地球半径为R,地面,地面的重力加速度为的重力加速度为g)mghRR22)(练习练习月球表面重力加速度为地球表面的月球表面重力加速度为地球表面的1/6,一位,一位在地球表面最多能举起质量为在地球表面最多能举起质量为120kg的杠铃的运动员的杠铃的运动员,在月球上最多能举起(,在月球上最多能举起( )A12
10、0kg 的杠铃的杠铃 B720kg 的杠铃的杠铃C重力重力600N 的杠铃的杠铃 D重力重力720N 的杠铃的杠铃B例例6若某行星半径是若某行星半径是R,平均密度是,平均密度是,已知引力常,已知引力常量是量是G,那么在该行星表面附近运动的人造卫星,那么在该行星表面附近运动的人造卫星的线速度大小是的线速度大小是 . 342GR练习练习如果发现一颗小行星,它离太阳的距离是地如果发现一颗小行星,它离太阳的距离是地球离太阳距离的球离太阳距离的8倍,那么它绕太阳一周的时间应是倍,那么它绕太阳一周的时间应是 年年. 216例例7三颗人造地球卫星三颗人造地球卫星A、B、C 绕地球作匀速圆周绕地球作匀速圆周运
11、动,如图所示,已知运动,如图所示,已知MA=MB vB = vC B周期关系为周期关系为 TA TB = TC C向心力大小关系为向心力大小关系为FA=FB FC D半径与周期关系为半径与周期关系为232323CCBBAATRTRTRCAB地球地球A B D 练习练习、人造地球卫星在绕地球运行的过程中,由于、人造地球卫星在绕地球运行的过程中,由于高空稀薄空气的阻力影响,将很缓慢地逐渐向地球高空稀薄空气的阻力影响,将很缓慢地逐渐向地球靠近,在这个过程,卫星的靠近,在这个过程,卫星的 ( ) (A) 机械能逐渐减小机械能逐渐减小 (B) 动能逐渐减小动能逐渐减小 (C) 运行周期逐渐减小运行周期逐
12、渐减小 (D) 加速度逐渐减小加速度逐渐减小A C例例8如图所示,有如图所示,有A、B两颗行星绕同一颗恒星两颗行星绕同一颗恒星M做圆周运做圆周运动,旋转方向相同,动,旋转方向相同,A行星的周期为行星的周期为T1,B行星的周期为行星的周期为T2,在某一时刻两行星相距最近,则在某一时刻两行星相距最近,则 ( ) A经过时间经过时间 t=T1+T2两行星再次相距最近两行星再次相距最近 B 经过时间经过时间 t=T1T2/(T2-T1),两行星再次相距最近,两行星再次相距最近 C经过时间经过时间 t=(T1+T2 )/2,两行星相距最远,两行星相距最远 D经过时间经过时间 t=T1T2/2(T2-T1
13、) ,两行星相距最远,两行星相距最远MAB解解:经过时间:经过时间 t1 , B 转转n 转,两行星再次相距最近,转,两行星再次相距最近, 则则A比比B多转多转1 转转t1 =nT2 =(n+1)T1n= T1/(T2-T1), t1 =T1T2/(T2-T1) ,经过时间经过时间 t2 , B 转转m 转,两行星再次相距转,两行星再次相距 最远,最远, 则则A比比B多转多转1/2 转转 t2 =mT2 =(m+1/2)T1m= T1/2(T2-T1) t2 =T1T2/2(T2-T1) B D例例9宇宙飞船要与轨道空间站对接,飞船为了宇宙飞船要与轨道空间站对接,飞船为了追上轨道空间站追上轨道
14、空间站 ( )A只能从较低轨道上加速只能从较低轨道上加速B只能从较高轨道上加速只能从较高轨道上加速C只能从空间站同一高度轨道上加速只能从空间站同一高度轨道上加速D无论从什么轨道上加速都可以无论从什么轨道上加速都可以A练习练习地球的质量约为月球的地球的质量约为月球的81倍,一飞行器在倍,一飞行器在地球与月球之间,当地球对它的引力和月球对它地球与月球之间,当地球对它的引力和月球对它的引力大小相等时,这飞行器距地心的距离与距的引力大小相等时,这飞行器距地心的距离与距月心的距离之比为月心的距离之比为 .9 1例例10物体在一行星表面自由落下,第物体在一行星表面自由落下,第1s内下落了内下落了9.8m,
15、若该行星的半径为地球半径的一半,那么它的,若该行星的半径为地球半径的一半,那么它的质量是地球的质量是地球的 倍倍.解:解:h=1/2gt2 g=19.6m/s2 = 2gmg= G mM/r 2 mg= G mM/R 2 G M/r 2= 2GM/R 2M / M = 2r2 / R2 = 21/4 = 1/21/2例例11一物体在地球表面重一物体在地球表面重16N,它在以,它在以5m/s2的加的加速度加速上升的火箭中的视重为速度加速上升的火箭中的视重为9N,则此火箭离开,则此火箭离开地球表面的距离是地球半径的地球表面的距离是地球半径的 ( ) A1倍倍 B2倍倍 C3倍倍 D4倍倍解:解:
16、G=mg=16NF-mg=mamg=F-ma = 9-1/2mg = 9 8 = 1N g=1/16gGM/(R+H) 2= 1/16GM/R 2H=3RC例例12地球绕太阳公转周期为地球绕太阳公转周期为T1,轨道半径为,轨道半径为R1,月球,月球绕地球公转的周期为绕地球公转的周期为T2,轨道半径为,轨道半径为R2,则太阳的质量,则太阳的质量是地球质量的多少倍是地球质量的多少倍.解解:1212214RTmRmMG太2222224RTmRMmG地21322231TRTRMM地太 例例13地核的体积约为整个地球体积的地核的体积约为整个地球体积的16%,地核的质量约为地球质量的地核的质量约为地球质量
17、的34%,地核的平均密度,地核的平均密度为为 kg/m3 (G取取6.671011Nm2/kg2,地球半径地球半径R=6.4106m,结果取两位有效数字,结果取两位有效数字) 解解:GmM球球/R球球2=mgM球球=gR球球2/G球球=M球球/V球球=3M球球/(4R球球3 ) =3g / (4 R球球G) =30/ (46.41066.6710-11 ) =5.6 103 kg/m3核核=M核核/V核核=0.34 M球球/0.16V球球 =17/8 球球 =1.2 104 kg/m31.2104例例14某行星上一昼夜的时间为某行星上一昼夜的时间为T=6h,在该行星赤,在该行星赤道处用弹簧秤测
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