高考物理一輪復(fù)習(xí)課件天體運(yùn)動萬有引力與重力

高中物理解題模型高中物理

一輪復(fù)習(xí)天體運(yùn)動（3/6）1開普勒定律2萬有引力基礎(chǔ)3萬有引力與重力高中物理

一輪復(fù)習(xí)4萬有引力應(yīng)用5宇宙航行6天體常規(guī)模型天體運(yùn)動（3/6）相關(guān)知識：天體運(yùn)動—萬有引力與重力1.重力加速度與緯度關(guān)系：2.重力加速度與高度關(guān)系：3.重力加速度與深度關(guān)系（忽略自轉(zhuǎn)）：GF引F向RhF引=G+F向說明：赤道向心加速度2F引=GMmR2G4π2T2=mg赤+mR赤道：兩極：MmR2G=mg極R2(R+h)2gg高=離地：Mm(R+h)2G=mg高表面：MmR2G=mg（忽略自轉(zhuǎn)）F引=G4πGρ(R-d)3g深=M′mr2F=GM′=r3MR3MmrR3F=GdRr【例題1】（1）由于地球自轉(zhuǎn)的影響，地球表面的重力加速度會隨緯度的變化而有所不同。若地球表面兩極處的重力加速度大小為g0，赤道處的重力加速度大小為g，地球自轉(zhuǎn)的周期為T，引力常量為G，地球可視為質(zhì)量均勻分布的球體；求：地球半徑及平均密度?？偨Y(jié)：在地球表面，萬有引力提供物體的重力和隨地球一道自轉(zhuǎn)所需要的向心力；赤道上物體所受重力最小，此時向心加速度最大且與萬有引力同向；兩極處重力最大，此時萬有引力等于重力。（2）現(xiàn)有中子星（可視為均勻球體），它的自轉(zhuǎn)周期為T0時恰能維持星體的穩(wěn)定（不因自轉(zhuǎn)而瓦解），則當(dāng)中子星的自轉(zhuǎn)周期增為T=2T0時，某物體在該中子星“兩極”所受重力與在“赤道”所受重力的比值為多少？天體運(yùn)動—萬有引力與重力MmR2G4π2T2=mg+mR赤道：兩極：MmR2G=mg0R=(g0-g)T24π2M=g0R2Gρ==M4πR3/33πg(shù)0GT2(g0-g)gg0MmR2G4π2T02=mRMmR2G4π24T02=mg+mR赤道：兩極：MmR2G=mg043gg0=【例題2】（1）某物體在地面上受到的重力為160N，將它放置在衛(wèi)星中，在衛(wèi)星以a=g/2的加速度隨火箭向上加速升空的過程中，當(dāng)物體與衛(wèi)星中支持物相互擠壓的力為90N時，衛(wèi)星距地球表面有多遠(yuǎn)？(地球半徑R地=6.4×103km，g表示地面處重力加速度，g取10m/s2)總結(jié)：距離地球表面一定高度時，萬有引力等于重力，重力加速度隨高度增加而減??；此時重力加速度與物體到地球球心距離二次方成反比，與地表重力加速度之比等于距離二次方的反比。（2）某處海平面上，測得某物體自由下落高度h所需的時間為t，到某高山頂測得該物體自由下落同樣高度所需時間增加了⊿t，已知地球半徑為R，試求高山的海拔H。天體運(yùn)動—萬有引力與重力ht+⊿tthh離地：Mm(R+h)2G=mg高表面：MmR2G=mgR2(R+h)2gg高=N=mg高+mam=16kgg高=m/s285h=3R=1.92×104mh=gt221h=g高(t+⊿t)221t2(t+⊿t)2gg高=R2(R+H)2=H=R⊿tt【例題3】（1）“天宮二號”空間實驗室與“蛟龍”號載人潛水器是中國科學(xué)技術(shù)的重大成就。若地球半徑為R，把地球看做質(zhì)量分布均勻的球體。“蛟龍”號下潛深度為d，“天宮二號”軌道距離地面高度為h，“蛟龍”號所在處與“天宮二號”所在處的重力加速度之比為多少？總結(jié)：地表以下的重力加速度與內(nèi)球的質(zhì)量有關(guān)，球殼部分對內(nèi)部物體萬有引力之和為零；忽略地球自轉(zhuǎn)，此時重力加速度與物體到地球球心的距離成正比。天體運(yùn)動—萬有引力與重力（2）假設(shè)地球是一半徑為R、質(zhì)量分布均勻的球體。已知質(zhì)量分布均勻的球殼對殼內(nèi)物體的引力為零，不考慮地球自轉(zhuǎn)影響，畫出距離地球球心為r處重力加速度大小的圖像；hdM′mr2F=GM′=r3MR3蛟龍：MmrR3F=GM(R-d)R3g蛟=G天宮：Mm(R+h)2G=mg天M(R+h)2g天=G(R-d)(R+h)2R3g天g蛟=當(dāng)0<r<R時：當(dāng)r>R時：MrR3g=GMmrR3mg=GMmr2mg=GMr2g=GgrMR2GR例題1例題2例題3天體運(yùn)動—萬有引力與重力【例題1】（1）由于地球自轉(zhuǎn)的影響，地球表面的重力加速度會隨緯度的變化而有所不同。若地球表面兩極處的重力加速度大小為g0，赤道處的重力加速度大小為g，地球自轉(zhuǎn)的周期為T，引力常量為G，地球可視為質(zhì)量均勻分布的球體；求：地球半徑及平均密度。（2）現(xiàn)有中子星（可視為均勻球體），它的自轉(zhuǎn)周期為T0時恰能維持星體的穩(wěn)定（不因自轉(zhuǎn)而瓦解），則當(dāng)中子星的自轉(zhuǎn)周期增為T=2T0時，某物體在該中子星“兩極”所受重力與在“赤道”所受重力的比值為多少？MmR2G4π2T2=mg+mR赤道：兩極：MmR2G=mg0R=(g0-g)T24π2M=g0R2Gρ==M4πR3/33πg(shù)0GT2(g0-g)gg0MmR2G4π2T02=mRMmR2G4π24T02=mg+mR赤道：兩極：MmR2G=mg043gg0=例題1例題2例題3天體運(yùn)動—萬有引力與重力【例題2】（1）某物體在地面上受到的重力為160N，將它放置在衛(wèi)星中，在衛(wèi)星以a=g/2的加速度隨火箭向上加速升空的過程中，當(dāng)物體與衛(wèi)星中支持物相互擠壓的力為90N時，衛(wèi)星距地球表面有多遠(yuǎn)？(地球半徑R地=6.4×103km，g表示地面處重力加速度，g取10m/s2)（2）某處海平面上，測得某物體自由下落高度h所需的時間為t，到某高山頂測得該物體自由下落同樣高度所需時間增加了⊿t，已知地球半徑為R，試求高山的海拔H。ht+⊿tthhR2(R+h)2gg高=離地：Mm(R+h)2G=mg高表面：MmR2G=mgN=mg高+mam=16kgg高=m/s285h=3R=1.92×104mh=gt221h=g高(t+⊿t)221t2(t+⊿t)2gg高=R2(R+H)2=H=R⊿tt例題1例題2例題3天體運(yùn)動—萬有引力與重力【例題3】（1）“天宮二號”空間實驗室與“蛟龍”號載人潛水器是中國科學(xué)技術(shù)的重大成就。若地球半徑為R，把地球看做質(zhì)量分布均勻的球體?！膀札垺碧栂聺撋疃葹閐，“天宮二號”軌道距離地面高度為h，“蛟龍”號所在處與“天宮二號”所在處的重力加速度之比為多少？（2）假設(shè)地球是一半徑為R、質(zhì)量分布均勻的球體。已知質(zhì)量分布均勻的球殼對殼內(nèi)物體的引力為零，不考慮地球自轉(zhuǎn)影響，畫出距離地球球心為r處重力加速度大小的圖像；M′mr2F=GM′=r3MR3蛟龍：MmrR3F=GM(R-d)R3g蛟=G天宮：Mm(R+h)2G=mg天M(R+h)2g天=G(R-d)(R+h)2R3gg高=MrR3g=G當(dāng)0<r<R時：當(dāng)r>R時：MmrR3mg=GMmr2mg=GMr2g=GgrMR2GRhd本節(jié)重點：天體運(yùn)動—萬有引力與重力1.重力加速度與緯度關(guān)系：萬有引力提供物體重力和隨地球一道自轉(zhuǎn)所需要的向心力；MmR2G4π2T2=mg赤+mR赤道：兩極：MmR2G=mg極4.g-r圖像（忽略地球自轉(zhuǎn)）：grMR2GR2.重力加速度與高度關(guān)系：萬有引力等于重力，重力加速度與物體到球心距離二次