天体运动与万有引力定律重点讲解
高中物理万有引力知识点总结
高中物理万有引力知识点总结1. 牛顿的万有引力定律：任何两个物体间都存在引力，这个引力与它们的质量成正比，与它们之间距离的平方成反比。
这就是牛顿的万有引力定律。
公式表示为：F=G(m1m2)/r^2，其中F是两个物体间的引力，m1和m2分别是两个物体的质量，r是它们之间的距离，G是万有引力常量。
2. 万有引力定律的应用：天体运动：万有引力定律为解释和预测天体运动提供了基础。
例如，行星绕太阳的运动，卫星绕地球的运动等。
重力加速度：在地球表面，万有引力定律可以用来解释重力加速度的存在。
重力加速度是由地球的质量产生的万有引力引起的。
3. 开普勒三定律：第一定律（轨道定律）：所有行星绕太阳的轨道都是椭圆，太阳在其中一个焦点上。
第二定律（面积定律）：对于任何行星，它与太阳的连线在相同的时间内扫过的面积相等。
第三定律（周期定律）：所有行星绕太阳一周的周期的平方与它们轨道半长轴的立方之比是一个常数。
4. 万有引力定律与天体运动的关系：通过万有引力定律和牛顿第二定律（F=ma），我们可以推导出天体运动的规律。
例如，行星的轨道周期与其轨道半径的三次方和质量的二次方之间的关系，这就是开普勒第三定律的来源。
5. 人造卫星：人造卫星是利用万有引力定律进行设计和操作的。
通过调整卫星的轨道和速度，可以实现各种任务，如通信、气象观测、导航等。
6. 逃逸速度：逃逸速度是指一个物体从某天体表面发射出去，要逃离该天体的引力束缚所需要的最小速度。
逃逸速度的计算涉及到万有引力定律和动能定理。
以上就是高中物理中万有引力知识点的主要内容。
掌握这些知识，可以帮助我们更好地理解和预测天体运动，以及设计和操作人造卫星等任务。
高中物理万有引力与天体运动专题讲解
物理总复习：万有引力定律在天体运动中的应用考点一、应用万有引力定律分析天体的运动1、基本方法把天体（或人造卫星）的运动看成是匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供．公式为 2222224(2)Mm v F G m m r mr m f r r r Tπωπ===== 解决问题时可根据情况选择公式分析、计算。
2、黄金代换式 2GM gR =要点诠释：在地球表面的物体所受重力和地球对该物体的万有引力差别很小，在一般讨论和计算时，可以认为2Mm G mg R=，且有2GM gR =。
在应用万有引力定律分析天体运动问题时，常把天体的运动近似看成是做匀速圆周运动，其所需要的向心力由万有引力提供，我们便可以应用变换式2GM gR =来分析讨论天体的运动。
如分析第一宇宙速度：22Mm v G m r r =,v == ，r R =,代入后得v =【典型例题】类型一、比较分析卫星运行的轨道参量问题例1、（2015 重庆卷）宇航员王亚平在“天宫1号”飞船内进行了我国首次太空授课，演示了一些完全失重状态下的物理现象。
若飞船质量为，距地面高度为，地球质量为，半径为，引力常量为，则飞船所在处的重力加速度大小为 A. 0 B. 2GM R h +（） C. 2GMm R h +（） D. 2GM h【解析】对飞船受力分析知，所受到的万有引力提供匀速圆周运动的向心力，等于飞船所在位置的重力，即2()Mm G mg R h =+，可得飞船的重力加速度为2GM g R h =+（），故选B 。
【变式1】（多选）现有两颗绕地球匀速圆周运动的人造地球卫星A 和B ，它们的轨道半径分别为A r 和B r 。
如果A B r r <，则 ( ) A. 卫星A 的运动周期比卫星B 的运动周期大B. 卫星A 的线速度比卫星B 的线速度大C. 卫星A 的角速度比卫星B 的角速度大D. 卫星A 的加速度比卫星B 的加速度大【答案】BCDm h M R G【解析】由222()Mm G m r r T π=得234r T GMπ=， 轨道半径 r 越大，T 越大。
万有引力定律天体运动复习课件
7.卫星变轨的动态分析 如图所示，a、b、c是在地球大 气层外圆形轨道上运动的3颗卫星，下 列说法正确的是：( D ) A.b、c的线速度大小 相等，且大于a的线速度 B.a、b的向心加速度 大小相等，且大于c的向 心加速度
39
C.c加速可追上同一轨道上的 b，b减速可等候同一轨道上的c D.a卫星由于某原因，轨道半 径缓慢减小，其线速度将增大
33
C.靠近地球表面沿圆轨道运行的 航天器的运行周期与靠近月球表面 沿圆轨道运行的航天器的运行周期 之比约为8∶9 D.靠近地球表面沿圆轨道运行的 航天器的线速度与靠近月球表面沿 圆轨道运行的航天器的线速度之比 约为81∶4
34
我国发射的亚洲一号同步通讯卫星的质量 为m，如果地球半径为R，自转角速度为 ω，表面重力加速度为g，则卫星 ( ABC ) A.距地面的高度
r
其中G=6.67×10-11N· 2/kg2，叫 m 引力常量.
4
2.适用条件：公式适用于 质点间 的相互 作用.当两个物体间的距离远远大于物 体本身的大小时，物体可视为质点.均 匀的球体也可以视为质点，r是两球心 间的距离. 3.万有引力定律的应用 (1)行星表面物体的重力：重力近似等 于 万有引力 .
h
3
gR 2
2
R
B.环绕速度
v 3 gR 2
m 3 gR 2 4
35
C.受到地球引力为
D.受到地球引力为mg
6.同步卫星问题 据报道，我国数据中继卫星“天 链一号01星”于2008年4月25 日在西昌卫星发射中心发射升空， 经过4次变轨控制后，于5月1日成 功定点在东经77°赤道上空的同 步轨道.关于成功定点后的“天链 一号01星”，下列说法正确的是 BC ( )
高一物理万有引力定律和天体运动
－R，因G、M、ω、R均为定值，因此h一定为定值，故
B对； 因同步卫星周期T同＝24小时，月球绕地球转动周期T月＝30 天，即T同＜T月，由公式ω＝
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得，ω同＞ω月，故C对；
同步卫星与静止在赤道上的物体具有共同的角速度， 由公式a向＝rω2，可得： 其向心加速度不同，D错误． 因轨道半径不同，故
②若已知天体的半径R，则天体的密度
ρ＝
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③若天体的卫星在天体表面附近环绕天体运动，可认为
其轨道半径r等于天体半径R，则天体密度ρ＝
可见，
只要测出卫星环绕天体表面运动的周期T，就可估测出中 心天体的密度．
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不考虑天体自转，对任何天体表面都可以认为mg ＝G 从而得出GM＝gR2(通常称为黄金代换)，其中M为
(3)其他轨道：除以上两种轨道外的卫星轨道．
一切卫星的轨道的圆心与地心重合．
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据报道，我国数据中继卫星“天链一号01 星”于2008年4月25日在西昌卫星发射中心发射升空，经过4 次变轨控制后，于5月1日成功定点在东经77°赤道上空的同 步轨道．关于成功定点后的“天链一号01星”， 下列说法正确的是 ( )
判断．
(12分)土星周围有许多大小不等的岩石颗粒，
其绕土星的运动可视为圆周运动．其中有两个岩石颗粒A和B
与土星中心的距离分别为rA＝8.0×104 km和rB＝1.2×105 km. 忽略所有岩石颗粒间的相互作用．(结果可用根式表示)
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(1)求岩石颗粒A和B的线速度之比． (2)求岩石颗粒A和B的周期之比． (3)土星探测器上有一物体，在地球上重为10 N，推算出 它在距土星中心3.2×105 km处受到土星的引力为0.38 N．已知 地球半径为6.4×103 km，请估算土星质量是地球质量的多少 倍？
万有引力定律揭示了天体运动规律
万有引力定律揭示了天体运动规律1.引言1.1 概述在物理学的众多领域中，天体运动一直是一个受到广泛关注的研究方向。
人类对于天空中行星、卫星和其他天体的运动规律一直充满了好奇和追求。
而伟大的科学家艾萨克·牛顿的万有引力定律为我们揭示了天体运动的规律，成为了研究这一领域的基础。
万有引力定律是指：任何两个物体之间都存在着一种吸引力，这种吸引力的大小正比于两个物体的质量，并且与它们之间的距离的平方成反比。
也就是说，质量越大的物体之间的引力越强，而距离越远的物体之间的引力越弱。
这个简单而重要的定律，被广泛应用于研究天体运动。
它使我们能够更好地理解和预测天体的运动轨迹，从而推导出行星公转、卫星轨道和彗星轨迹等重要天体运动规律。
通过牛顿的万有引力定律，我们可以更深入地了解宇宙中天体之间的相互作用。
它不仅为我们提供了研究天体运动的理论基础，还揭示了宇宙中的一些奇妙现象，如行星之间的引力相互作用、星际尘埃的聚积形成行星等。
万有引力定律的重要性不仅在于它对于天体运动规律的揭示，还因为它对于人类探索和理解宇宙的进程起到了至关重要的作用。
它为我们提供了一种量化天体运动的手段，使得我们可以更加准确地研究和预测宇宙的变化和演化。
在本文中，我们将深入探讨万有引力定律的提出及其在揭示天体运动规律方面的作用。
同时，我们还将对万有引力定律的重要性和应用进行讨论，并展望它在未来研究中的潜在发展。
通过这些内容的探讨，我们可以更加全面地认识到万有引力定律对于理解和解释宇宙中的运动规律的重要性。
文章结构部分的内容应该包括文章的主要章节和每个章节的主要内容概述。
以下是文章结构部分的一个例子：文章结构：本篇长文主要分为引言、正文和结论三个部分。
1. 引言：引言部分主要包括概述、文章的结构和目的。
1.1 概述：本文将探讨万有引力定律揭示的天体运动规律。
万有引力定律是牛顿力学的基石，它描述了物体之间的相互吸引力与它们质量和距离的关系。
而天体运动规律指的是行星、卫星、彗星等天体的运动轨迹和行为规律。
(完整版)天体运动精要点总结
天体运动归纳Ⅰ、重力类：（重力近似等于万有引力）1．主要解决天体表面重力加速度问题 基本关系式：2R GMm mg =例1、某星球质量是地球的1/5，半径为地球的1/4，则该星球的表面重力加速度与地球表面重力加速度的比值是多少？设天体表面重力加速度为g ，天体半径为R ，则:GR ρπ342==RGM g （334R M πρ=） 由此推得两个不同天体表面重力加速度的关系为:2．行星表面重力加速度、轨道重力加速度问题：例2、设地球表面的重力加速度为g,物体在距地心4R （R 是地球半径）处，由于地球的引力作用而产生的重力加速度g ，则g //g 为A 、1；B 、1/9；C 、1/4；D 、1/16。
表面重力加速度：22RGM g mg R Mm G =⇒= 轨道重力加速度：g h R R h R M G g 222)()(+=+=' Ⅱ、天体运动类：行星（卫星）模型：F ＝G Mm r 2＝m v 2r ＝mrω2＝m 4π2T 2r 一、周期类：主要解决天体的质量(或密度)与同步卫星问题 基本关系式：r T m r GMm 222⎪⎭⎫ ⎝⎛=π 设恒星质量为M ，行星质量为m(或行星质量为M ，卫星质量为m)，它们之间的间距为r ，行星绕恒星(或卫星绕行星)的线速度、角速度、周期分别为v 、ω、T ． 可以推得开普勒第三定律：K Tr ==4πG M 23（常量） 1．天体质量(或密度)问题2324GT r M π= 323G T 3ρR r V M π== 当r=R 时，则天体密度简化为：2GT3ρπ= R 、T 分别代表天体的半径和表面环绕周期，由上式可以看出，天体密度只与表面环绕周期有关.21212221M M R R g g ⋅=2．周期公式 332r GM r T ∝=π ①对人造地球卫星而言，轨道半径越大，离地面越高，周期越大。
②近地卫星的轨道半径r 可以近似地认为等于地球半径R ，又因为地面2R GM g =，所以有min 5.84101.523=⨯==s gR T π。
运用万有引力定律解决天体运动问题的技巧
运用万有引力定律解决天体运动问题的技巧天体运动一直是人类研究的焦点之一，而万有引力定律无疑是解决天体运动问题的重要工具。
本文将探讨运用万有引力定律解决天体运动问题的一些技巧，并展示相关的实例。
首先，我们需要了解万有引力定律的基本原理。
根据牛顿的万有引力定律，任何两个物体之间都存在着相互吸引的力，该力与两个物体的质量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。
这一定律的数学表达式为 F = G × (m1 × m2) / r^2，其中 F 表示两个物体之间的引力，G为引力常数，m1 和m2 分别为两个物体的质量，r 为它们之间的距离。
在解决天体运动问题时，一个重要的技巧是将天体视为质点。
这意味着我们可以忽略天体的大小和形状，只关注其质量和位置的变化。
这样简化后的问题更容易处理，因为只需考虑质心的运动即可。
另一个技巧是利用万有引力定律来计算天体之间的引力。
考虑两个天体 A 和 B，它们之间的引力可以根据万有引力定律计算得到。
如果我们已知 A 和 B 的质量以及它们之间的距离，那么我们就可以通过代入公式来求解引力的大小。
如果我们想计算 B 受到的引力，我们可以将 A 和 B 的质量互换位置再代入公式中即可。
除了计算引力的大小，我们还可以利用万有引力定律来研究天体的运动轨迹。
在这种情况下，我们需要运用牛顿的第二定律，即力等于质量乘以加速度。
对于天体 A，它受到来自天体 B 的引力，根据牛顿第二定律，我们可以设立以下公式：m1 × a1 = G × (m1 × m2) / r^2，其中 a1 表示天体 A 的加速度。
同样地，对于天体 B，我们可以得到 m2× a2 = G × (m1 × m2) / r^2，其中 a2 表示天体 B 的加速度。
通过求解这两个方程组，我们可以得出天体的加速度，进而推导出其运动轨迹。
举个例子来说明这些技巧的应用。
万有引力定律-天体运动概述
02
CATALOGUE
天体运动的基本规律
开普勒行星运动三定律
01
02
03
定律一
行星绕太阳运动的轨道是 椭圆，太阳位于椭圆的一 个焦点上。
定律二
行星绕太阳运动时，其向 心加速度与太阳和行星之 间的距离成反比。
定律三
行星绕太阳运动时，其公 转周期的平方与其椭圆轨 道长轴的立方成正比。
牛顿第一定律（惯性定律）
抛物线轨道
当天体的速度达到逃逸速度时，未达到逃逸速度但足够大时，将 沿着双曲线轨道运动。
圆形轨道
当天体速度与中心天体的引力相当时，将沿 着圆形轨道运动。
天体运动的速度与能量
逃逸速度
指能使天体脱离中心天体引力的最小速度。
环绕速度
指天体在圆形轨道上绕中心天体匀速圆周运动的 速度。
万有引力定律的意义
科学革命的推动力
万有引力定律是科学革命的关键理论之一，它为天文学、宇宙学和其他自然科学领域的研究奠定了基 础。
对其他科学的贡献
万有引力定律不仅解释了天体运动，还为物理学、数学和工程学等领域的发展提供了重要支持。例如 ，它被用于预测行星和卫星的运动，以及设计更有效的航天器和导航系统。
能量守恒
天体运动过程中，动能和势能相互转化，总能量 保持守恒。
天体运动的稳定性与周期性
稳定性分析
天体在轨道运动过程中，受到万有引力 的作用，其运动状态可能会发生变化。
VS
周期性运动
天体在轨道上绕中心天体做周期性运动， 周期与天体的质量、距离和速度等因素有 关。
04
CATALOGUE
万有引力在天体运动中的应用
恒星演化过程与万有引力
恒星演化过程中，由于万有引力的作用，恒星内部的物质会逐渐收缩，同时释放出能量，维持恒星的发光发热。
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天体运动与万有引力定律重点讲解 一．开普勒三定律 1.开普勒第一定律，也称椭圆定律：每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个焦点中。
2.开普勒第二定律，也称面积定律：在相等时间内，太阳和运动中的行星的连线（向量半径）所扫过的面积都是相等的。
3.开普勒第三定律，也称周期定律：各个行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比。
这里，a 是行星公转轨道半长轴，T 是行星公转周期，K 是常数。
二．万有引力定律的应用
（1）卫星的绕行速度、角速度、周期、半径之间的关系： ①由222r v m r
Mm G =可得：r GM v =， r 越大，v 越小． ②由r m r Mm G 22
ω=可得：3r GM =ω， r 越大，ω越小．
③由r T m r Mm G 222⎪⎭
⎫ ⎝⎛=π可得：GM r T 32π=，r 越大，T 越大． ④由向ma r Mm G =2可得：2r GM a =向 r 越大，a 向越小． （2）测天体的质量及密度：（万有引力全部提供向心力）
由r T m r Mm G 2
22⎪⎭⎫ ⎝⎛=π 得2324GT r M π= 又ρπ⋅=334R M 得3233R
GT r πρ= 三．人造卫星、宇宙速度
1.同步卫星：与地球保持相对静止的卫星。
其角速度与地球相同，周期也相同。
2.第一宇宙速度：最大环绕速度，最小发射速度。
四．变轨运行分析
当卫星由于某种原因速度突然改变时（开启或者关闭发动机），万有引力不在等于向心力，卫星将做变轨运动。
1.当v 增大时，所需向心力mv 2/r 增大，即万有引力不足以提供向心力，卫星将做离心运动，脱离原来的圆轨道，轨道半径变大，但一旦进入新的轨道，由r
GM v = 知其运行速度要减小。
2.当v 减小时，所需向心力mv 2/r 减小，即万有引力大于所需向心力，卫星将做向心运动，脱离原来的圆轨道，轨道半径变小，但一旦进入新的轨道，由r GM v = 知其运行速度要增大。