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高二物理——蓝舰教育——任老师——T一个人,如果你不逼自己一把,你根本不知道自己有多优秀 PAGE
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万有引力与天体
知识网络:
内容一 万有引力定律
知识点梳理
万有引力定律:
1.定律内容:自然界中任何两个物体都是相互吸引的,引力的大小与两物体的质量的乘积成正比,与两物体间距离的平方成反比。
2.表 达式 :
3.理 解:万有引力定律适用于两个质点或均匀球体;其中r为两质点或球心间的距离;G为万有引力恒量(1798年由英国物理学家卡文迪许利用扭秤装置测出)
内容二 万有引力定律的应用
知识点梳理
1、解题的相关知识:
(1)在高考试题中,应用万有引力定律解题的知识常集中于两点:
① 是天体间的万有引力提供天体运动作圆周运动向心力;
即=。
② 是地球对物体的万有引力近似等于物体的重力;
即G =mg从而得出GM=Rg。
(2)圆周运动的有关公式:=,v=r。
讨论:
= 1 \* GB3 ①由可得: r越大,v越小。
= 2 \* GB3 ②由可得: r越大,ω越小。
= 3 \* GB3 ③由可得: r越大,T越大。
= 4 \* GB3 ④由可得: r越大,a向越小。
点拨:需要说明的是,万有引力定律中两个物体的距离,对于相距很远因而可以看作质点的物体就是指两质点的距离;对于未特别说明的天体,都可认为是均匀球体,则指的是两个球心的距离。人造卫星及天体的运动都近似为匀速圆周运动。
2、常见题型:
万有引力定律的应用主要涉及几个方面:
(1)测天体的质量及密度:(万有引力全部提供向心力)
由 得
又由 得
例题精讲
【例1】 某人造卫星运动的轨道可近似看作是以地心为中心的圆。由于阻力作用,人造卫星到地心的距离从r1慢慢变到r2,用Ek1、Ek2分别表示卫星在这两个轨道上的动能,则( )
A.r1<r2, Ek1<Ek2 B.r1>r2, Ek1<Ek2
C.r1>r2, Ek1>Ek2 D.r1<r2, Ek1>Ek2
A 0.5 B 2 C 3 D 4
【例3】. 把地球绕太阳公转看作是匀速圆周运动,轨道平均半径约为1.5×108km,已知万有引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2,则可估算出太阳的质量大约是多少kg?(结果取一位有效数字) 解:题干给出地球轨道半径:r=1.5×108km,虽没直接给出地球运转周期数值,但日常知识告诉我们:地球绕太阳公转一周为365天,故周期T=365×24×3600=3.15×107s? 万有引力提供向心力 故太阳质量:
【例4】 一飞船在某行星表面附近沿圆轨道绕该行星飞行,认为行星是密度均匀的球体,要确定该行星的密度,只需要测量( )
A.飞船的轨道半径
B.飞船的的运行速度
C.飞船的运行周期
D.行星的质量
【例5】.2008年10月12日,“神舟”七号顺利升空入轨。14日5时56分,“神舟”七号飞船进行轨道维持,飞船发动机点火工作了6.5s。所谓“轨道维持”就是通过控制飞船上发动机的点火时间和推力的大小和方向,使飞船能保持在预定轨道上稳定运行。如果不进行轨道维持,由于飞船受轨道上稀薄空气的摩擦阻力,轨道高度会逐渐缓慢降低,在这种情况下,下列说法中正确的是:
A.飞船受到的万有引力逐渐增大、线速度逐渐减小
B.飞船的向心加速度逐渐增大、周期逐渐减小、线速度和角速度都逐渐增大
C.飞船的动能、重力势能和机械能都逐渐减小
D.重力势能逐渐减小,动能逐渐增大,机械能逐渐减小
答案: BD
解析: 当飞船的高度降低时,受到的万有引力逐渐增大,向心加速度增大,但万有引力做的功大于阻力对飞船做的功,飞船的线速度增大,选项A错误,由公式知,当r减小时,角速度增大,而T=,可知周期减小,选项B正确;飞船高度降低,重力势能减小,由于空气阻力做负功,使得飞船的机械能减小,选项C错误,选项D正确。
【例6】. 我国预计在今年下半年发射一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥1号”。设想嫦娥1号登月飞船贴近月球表面做匀速圆周运动,测得其周期为T。飞船在月球上着陆后,自动机器人用测力计测得质量为m的仪器重力为P。已知引力常量为G,由以上数据可以求出的量有 ( )
A.月球的半径 B.月球的质量
C.月球表面的重力加速度 D.月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度
【例7】.据报道,美国航空航天局计划在2011年10月发射“月球勘测轨道器”(LRO),LRO每天在50km的高度穿越月球两极上
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