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【课件】第七章万有引力与宇宙航天专题2：天体中的追及相遇问题高一下学期物理人教版(2019必修第二册
A．地球的公转线速度大于火星的公转线速度 B．当火星离地球最近时，地球上发出的指令需要约13分钟 到达火星 C．若火星运动到B点、地球恰好在A点时发射探测器，则探 测器沿椭圆轨道运动到C点时，恰好与火星相遇 D．下一个发射时机需要再等约2.1年
A．设太阳质量为M，行星质量为m，轨道半径为r，根据
G
Mm r2
w2r
w GM r3
wa wb
ra
wt a b
a
wa
b
wb
wat wbt (wa wb )t
rb
t
wa wb
【例题】两颗卫星在同一轨道平面内同向绕地球做匀速圆周运动，a卫星的角速度为ωa， b卫星的角速度为ωb.若某时刻两卫星正好同时通过地面同一点正上方，相距最近。那 么两卫星第一次相距最远的时间是多少？
A．对接前，货运飞船做匀速圆周运动的速度大于空 间站做匀速圆周运动的速度 B．对接前，货运飞船做匀速圆周运动的周期大于空 间站做匀速圆周运动的周期 C．货运飞船只有加速才能与空间站对接 D．对接后组合体的速度大于第一宇宙速度
【分析】根据万有引力提供向心力得出速度与轨道半径的关系，从而比较大小；货运 飞船做离心运动才能向高轨道变轨；第一宇宙速度是最大的环绕速度。
B
01 天体的追及相遇
一、模型建构
在天体运动的问题中，我们常遇到一些这
样的问题。比如，A、B两天体都绕同一
中心天体做圆周运动，某时刻A、B相距
最近，问A、B下一次相距最近或最远需
B
要多少时间，或“至少”需要多少时间等
问题。
而对于此类问题的解决和我们在直线运动中的追及相遇问题在思维
有上一些相似的地方，故我们也常说成“天体的追及与相遇 ”。
万有引力理论的成就课件—【新教材】人教版高中物理必修第二册
7.3 万有引力理论的成就
一个成功的理论不仅能够解释已知的事实，更重要的是能够预言未知的现象。
一、“称量”地球质量
有了万有引力定律，我们就能“称量”地球的质量 !
不考虑地球自转的影响，地面上质量为 m 的物体所受的重力 mg 等于地球对物体的引力，即：
地面的重力加速度 g 和地球半径 R 在卡文迪什之前就已知道， 一旦测得引力常量 G，就可以算出地球的质量m 地 。因此，卡文迪 什把他自己的实验说成是 “称量地球的重量”。
1．基本思路 一般行星或卫星的运动可看作匀速圆周运动，所需要的向心力都由中心天体对它的 万有引力提供，即 F 向＝F 万．
2．常用关系 (1)GMr2m＝mvr2＝mrω2＝mr4Tπ2 2＝mωv＝man，万有引力提供行星或卫星做圆周运动的向心力．
(2)mg＝GMRm2 ，在天体表面上物体的重力等于它受到的引力，可得 gR2＝GM，该公式称为黄金代 换．
3．重力、重力加速度与高度的关系 (1)地球表面物体的重力约等于地球对物体的万有引力，即 mg＝GMRm2 ，所以地球表面 的重力加速度 g＝GRM2 . (2)地球上空 h 高度处，万有引力等于重力，即 mg＝G（RM＋mh）2，所以 h 高度处的重 力加速度 g＝（RG＋Mh）2.
应用二：天体运动的分析与计算
1、双星系统：两个离得比较近的天体，在彼此间的万有引力作用下绕着两者连线上某一 点做匀速圆周运动，两者的距离不变，这样的两颗星组成的系统称为双星系统。
No Image
2、双星系统的特点
①双星系统中两颗星的万有引力提供彼此的向心力，所以两颗星的向心力大小是相等的。即 GmL1m2 2＝m1ω2r1＝m2ω2r2
三、发现未知天体
到了 18 世纪，人们已经知道太阳系有 7 颗行星，其中1781 年发现的第七颗行 星 —— 天王星的运动轨道有些“古怪”：根据万有引力定律计算出来的轨道与实 际观测的结果总有一些偏差。
一个成功的理论不仅能够解释已知的事实，更重要的是能够预言未知的现象。
一、“称量”地球质量
有了万有引力定律，我们就能“称量”地球的质量 !
不考虑地球自转的影响，地面上质量为 m 的物体所受的重力 mg 等于地球对物体的引力，即：
地面的重力加速度 g 和地球半径 R 在卡文迪什之前就已知道， 一旦测得引力常量 G，就可以算出地球的质量m 地 。因此，卡文迪 什把他自己的实验说成是 “称量地球的重量”。
1．基本思路 一般行星或卫星的运动可看作匀速圆周运动，所需要的向心力都由中心天体对它的 万有引力提供，即 F 向＝F 万．
2．常用关系 (1)GMr2m＝mvr2＝mrω2＝mr4Tπ2 2＝mωv＝man，万有引力提供行星或卫星做圆周运动的向心力．
(2)mg＝GMRm2 ，在天体表面上物体的重力等于它受到的引力，可得 gR2＝GM，该公式称为黄金代 换．
3．重力、重力加速度与高度的关系 (1)地球表面物体的重力约等于地球对物体的万有引力，即 mg＝GMRm2 ，所以地球表面 的重力加速度 g＝GRM2 . (2)地球上空 h 高度处，万有引力等于重力，即 mg＝G（RM＋mh）2，所以 h 高度处的重 力加速度 g＝（RG＋Mh）2.
应用二：天体运动的分析与计算
1、双星系统：两个离得比较近的天体，在彼此间的万有引力作用下绕着两者连线上某一 点做匀速圆周运动，两者的距离不变，这样的两颗星组成的系统称为双星系统。
No Image
2、双星系统的特点
①双星系统中两颗星的万有引力提供彼此的向心力，所以两颗星的向心力大小是相等的。即 GmL1m2 2＝m1ω2r1＝m2ω2r2
三、发现未知天体
到了 18 世纪，人们已经知道太阳系有 7 颗行星，其中1781 年发现的第七颗行 星 —— 天王星的运动轨道有些“古怪”：根据万有引力定律计算出来的轨道与实 际观测的结果总有一些偏差。
2021届高考物理(75分钟版)二轮复习PPT教学课件_专题一万有引力与航天
何关系：r1＋r2＝L，ω＝2Tπ，联立以上各式可解得：r1＝m1m＋2m2L，r2＝m1m＋1m2 L，m1＋m2＝4GπT2L23，B 正确；速率之和 v1＋v2＝ωr1＋ωr2＝ω(r1＋r2)＝2πTL，
2πL4
C
正确；质量之积
m1m2＝ω2GL2r2·ω2GL2r1＝
T
G2
·r1r2，r1r2 不可求，故
解析 同步卫星只能位于赤道正上方，A 错误；由GMr2m＝mrv2知，卫 星的轨道半径越大，环绕速度越小，因此入轨后的速度小于第一宇宙速度(近 地卫星的速度)，B 错误；同步卫星的发射速度大于第一宇宙速度、小于第 二宇宙速度，C 错误；若该卫星发射到近地圆轨道，所需发射速度较小， 所需能量较少，D 正确。
GrM，可得vv甲乙＝
r乙 r甲
＝ 22，故 A 错误；因为在不同半径的轨道上卫星的角速度不同，故不能由 a＝ω2r 得出两卫星的加速度关系，卫星的加速度 a＝GrM2 ，可得aa甲 乙＝rr2乙 2甲＝14，
（教学提纲）2021届高考物理(75分钟 版）二 轮复习 获奖课 件：专 题一万 有引力 与航天 （免费 下载）
A．入轨后可以位于北京正上方 B．入轨后的速度大于第一宇宙速度 C．发射速度大于第二宇宙速度 D．若发射到近地圆轨道所需能量较少
（教学提纲）2021届高考物理(75分钟 版）二 轮复习 获奖课 件：专 题一万 有引力 与航天 （免费 下载）
答案
（教学提纲）2021届高考物理(75分钟 版）二 轮复习 获奖课 件：专 题一万 有引力 与航天 （免费 下载）
解析
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高三物理一轮复习第四章第4讲万有引力定律及其应用课件
第二十一页，共三十六页。
1．[估算天体质量] (2018·浙江 4 月选考)土星最大的卫星叫“泰坦”(如图)，每 16 天绕
土 则卫星 土星一 星绕周 的土， 质星其 量运公 约动转 为，轨(土B道星半的) 径引约力为提供1.2卫×星10做6 圆km周，运已动知的引向力心常力量，G设＝土6星.67质×量10为－11MN，·mG2RM/k2mg2，
约为( C )
代入可得 ρ≈5×1015 kg/m3，故 C 正确．
A．5×109 kg/m3
B．5×1012 kg/m3
C．5×1015 kg/m3
D．5×1018 kg/m3
12/9/2021
第二十三页，共三十六页。
3大“．工慧[天程眼体建”质设卫量捷星和报的密频向度传心的，加综“速合慧度计眼大算”]小卫为习星近a邀＝平游(2主T太π席)空2 在r．＝2“40Tπ1慧228r，眼年选”新于项年贺2A0词1正7中确年提；6到根月，据1科5G日技M在创r2m酒新＝泉、m重卫4Tπ22r
第十四页，共三十六页。
(1)在赤道上：GMRm2 ＝mg1＋mω2R. (2)在两极上：GMRm2 ＝mg2. (3)在一般位置：万有引力 GMRm2 等于重力 mg 与向心力 F 向的矢量和． 越靠近南北两极 g 值越大，由于物体随地球自转所需的向心力较小，常认为万有引 力近似等于重力，即GRM2m＝mg.
12/9/2021
第十七页，共三十六页。
2．[万有引力定律的应用] (2018·高考北京卷)若想检验“使月球绕地球运动的力”与 若“使想苹检果验落“地使的月力球”绕遵地循球同运样动的的规力律”，与在已“知使月苹地果距落离地约的为力地”球遵半循径同60样倍的的规情律况—下—，万需有
《城市空间引力模型》课件
引力模型的计算公式
引力模型公式：F=G*m1*m2/r^2
G：引力常数，通常取1
m1、m2：两个物体的质量
r：两个物体之间的距离
引力模型可以应用于城市空间引力模型的计算，通过计算城市之间的引力，可以预测 城市之间的相互作用和影响。
引力模型参数的确定方法
引力模型参数包括：人口、经济、交通、环境等 确定方法：通过收集相关数据，进行统计分析，得出参数值 应用：用于城市空间引力模型的计算，预测城市间的相互作用和影响 注意事项：参数值的准确性直接影响模型的预测效果，需要谨慎选择和调整参数值
城市空间引力模型在大数据时代的应用前景
数据来源：大数据时代 的海量数据为城市空间 引力模型的应用提供了 丰富的数据支持
模型优化：大数据 技术可以帮助优化 城市空间引力模型， 提高预测准确性
应用领域：城市规划 、交通规划、商业选 址等领域都可以利用 城市空间引力模型进 行决策支持
发展趋势：随着大数 据技术的不断发展， 城市空间引力模型在 大数据时代的应用前 景将更加广阔
城市规划与布局优化建议
利用城市空间引力模型，分析城市 内部各区域的吸引力和影响力，为 城市规划提供科学依据。
结合城市空间引力模型，制定城市 发展规划，引导城市产业布局，促 进城市经济发展。
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
根据城市空间引力模型，优化城市 布局，提高城市空间利用效率，降 低城市交通拥堵和污染问题。
城市距离的远近会 影响城市间的经济、 社会和文化交流
交通条件
道路网络：城 市道路网络的 密度、长度和
宽度
公共交通：公交 车、地铁、轻轨 等公共交通设施 的覆盖范围和便
利程度
交通流量：城 市道路的交通 流量和拥堵情
万有引力知识点
第六章 万有引力与航天7.万有引力与重力的关系：(1)“黄金代换”公式推导：当F G =时，就会有22gR GM RGMm mg =⇒=。
(2)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。
8.万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：2m ,LGM F ma F ==万需，从运动的角度分析向心加速度： .)2(22222L f L T L L v a n ππω=⎪⎭⎫ ⎝⎛=== （3）重要关系式：.)2(222222L f m L T m L m L v m L GMm ππω=⎪⎭⎫ ⎝⎛=== 2、地球绕太阳公转的角速度为ω1，轨道半径为R 1，月球绕地球公转的角速度为ω2，轨道半径为R 2，那么太阳的质量是地球质量的多少倍？解析：地球与太阳的万有引力提供地球运动的向心力，月球与地球的万有引力提供月球运动的向心力，最后算得结果为321221 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛R R ωω。
9.计算大考点：“填补法”计算均匀球体间的万有引力： 谈一谈：万有引力定律适用于两质点间的引力作用，对于形状不规则的物体应给予填补，变成一个形状规则、便于确定质点位置的物体，再用万有引力定律进行求解。
模型：如右图所示，在一个半径为R ，质量为M 的均匀球体中，紧贴球的边缘挖出一个半径为R/2的球形空穴后，对位于球心和空穴中心连线上、与球心相距d 的质点m 的引力是多大？思路分析：把整个球体对质点的引力看成是挖去的小球体和剩余部分对质点的引力之和，即可求解。
第六章 万有引力定律
◆ 那么太阳与地球之间的万有引力又是多大呢？
已知：太阳的质量为M=2.0×1030kg，地球质量为
m=5.8×1025kg，日地之间的距离为R=1.5×1011km
F=GMm/R2
=6.67×10-11×2.0×1030×6.0×1024/(1.5×1011)2
=3.5×1022(N) 3.5×1022N非常大，能够拉断直径为9000km的钢柱。 而太阳对质量为50kg的人，引力很小，不到0.3N。 当然我们感受不到太阳的引力。
3、开普勒三定律
◆开普勒第一定律（轨道定律）
所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上绕太阳 运动，太阳是在这些椭圆的其中一个焦点上。
太阳
●
焦点
焦点
行星轨道
3、开普勒三定律
◆开普勒第一定律（轨道定律）
所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上绕太阳 运动，太阳是在这些椭圆的其中一个焦点上。
◆开普勒第二定律（面积定律）
圆轨道下证明的问题简化为
在圆形轨道下讨论。
把行星绕太阳运动看作匀速圆周运动
r
R
近似化
如果认为行星绕太阳做匀速圆周运动，那么，太阳对 行星的引力F应为行星所受的向心力，即：
F引= F向=mw2r＝mv2/r 怎么办 因为： w＝2π/T ； v=2πr/T 呢？？ 得：F引=m(2πr/T)2/r= 4π2mr/T2 根据开普勒第三定律：r3/T2是常数k F引=4π2mr/T2= 4π2(r3/T2) m/r2 有：F引=4π2km/r2
2、日心说
2、日心说
随着天文观测不断进步， “地心说”暴露出许多问题。逐 渐被波兰天文学家哥白尼(14731543)提出的“日心说”所取代。 波兰天文学家哥白尼经过近 四十年的观测和计算，于1543年 出版了“天体运行论”正式提出 “日心说”。
太阳与行星间的引力PPT课件
一切物体都有合并的趋势。
科学足迹
牛顿 (1643—1727) 英国著名的物理学家
牛顿在1676年给友人的信中写道： 如果说我看的比别人更远，那是因为我站在巨人的肩膀上。
当年牛顿在前人研究的基础上，并凭借其超凡的数学能力和坚定的信念，深入研究，最终发现了万有引力定律。
建立模型
太阳
行星
思考：我们人与人之间也一样存在万有引力，可是为什么我们感受不到呢？
例题1、估算两个质量都为 50 kg 的同学相距 0.5 m 时之间的万有引力约有多大？
6.67×10-7 N
是一粒芝麻重的几千分之一，这么小的力人根本无法察觉到。
思考：两只相互握紧的手之间是否存在万有引力呢？
思考：是否是无穷大呢？
r
太阳
行星
a
建立模型
太阳 Ｍ
行星 ｍ
ｒ
Ｖ
F
科学探究
讨论
行星运行速度v容易观测吗？怎么办？
消去v
消去T
科学探究
关系式中m是受力天体还是施力天体的质量？
探究1: 太阳对行星的引力F
太阳对行星的引力跟受力星体的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比.
F
行星
太阳
F′
m
M
r
探究2: 行星对太阳的引力F′
知识回顾
开普勒三定律
开普勒第一定律——轨道定律
所有行星都分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的一个焦点上;
开普勒第二定律——面积定律
对每个行星来说，太阳和行星的连线在相等的时间扫过相等的面积;
开普勒第三定律——周期定律
所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等.
科学足迹
牛顿 (1643—1727) 英国著名的物理学家
牛顿在1676年给友人的信中写道： 如果说我看的比别人更远，那是因为我站在巨人的肩膀上。
当年牛顿在前人研究的基础上，并凭借其超凡的数学能力和坚定的信念，深入研究，最终发现了万有引力定律。
建立模型
太阳
行星
思考：我们人与人之间也一样存在万有引力，可是为什么我们感受不到呢？
例题1、估算两个质量都为 50 kg 的同学相距 0.5 m 时之间的万有引力约有多大？
6.67×10-7 N
是一粒芝麻重的几千分之一，这么小的力人根本无法察觉到。
思考：两只相互握紧的手之间是否存在万有引力呢？
思考：是否是无穷大呢？
r
太阳
行星
a
建立模型
太阳 Ｍ
行星 ｍ
ｒ
Ｖ
F
科学探究
讨论
行星运行速度v容易观测吗？怎么办？
消去v
消去T
科学探究
关系式中m是受力天体还是施力天体的质量？
探究1: 太阳对行星的引力F
太阳对行星的引力跟受力星体的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比.
F
行星
太阳
F′
m
M
r
探究2: 行星对太阳的引力F′
知识回顾
开普勒三定律
开普勒第一定律——轨道定律
所有行星都分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的一个焦点上;
开普勒第二定律——面积定律
对每个行星来说，太阳和行星的连线在相等的时间扫过相等的面积;
开普勒第三定律——周期定律
所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等.