高中物理必修二第六章复习

1、 第六章第六章 万有引力定律与航天万有引力定律与航天一、一、行星的运动行星的运动二、二、万有引力定律内容万有引力定律内容及应用及应用三、三、人造卫星及宇宙速度人造卫星及宇宙速度本章知识结构本章知识结构开普勒第一定律（轨道定律）开普勒第一定律（轨道定律）开普勒第二定律（面积定律）开普勒第二定律（面积定律）开普勒第三定律（周期定律）开普勒第三定律（周期定律）2.2.开普勒三定律开普勒三定律一、行星的运动一、行星的运动1.1.地心说和日心说地心说和日心说一、行星的运动一、行星的运动1.地心说和日心说地心说和日心说 开普勒第一定律开普勒第一定律 （轨道定律）（轨道定律） 所有的行星围绕太阳运动的轨道所

2、有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。焦点上。2.开普勒三定律开普勒三定律一、行星的运动一、行星的运动1.1.地心说和日心说地心说和日心说开普勒第一定律开普勒第一定律 （轨道定律）（轨道定律）开普勒第二定律开普勒第二定律 （面积定律）（面积定律） 对于每一个行星而对于每一个行星而言，太阳和行星的联线言，太阳和行星的联线在相等的时间内扫过相在相等的时间内扫过相等的面积。等的面积。2.2.开普勒三定律开普勒三定律一、行星的运动一、行星的运动1.1.地心说和日心说地心说和日心说开普勒第一定律开普勒第一定律 （轨道定律）（轨道定律）开普勒第二

3、定律开普勒第二定律 （面积定律）（面积定律）2.2.开普勒三定律开普勒三定律开普勒第三定律开普勒第三定律 （周期定律）（周期定律） 所有行星的轨道的半所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。的二次方的比值都相等。kta23二、万有引力定律二、万有引力定律1.1.内容：内容：宇宙间的一切物体都是相互吸引的，宇宙间的一切物体都是相互吸引的，两个物体间的引力大小与它们的质量的乘积成两个物体间的引力大小与它们的质量的乘积成正比，跟它们距离的平方成反比。正比，跟它们距离的平方成反比。2.2.公式公式: :f=gmf=gm1 1m m2 2/r/r2 2 3.3

4、.引力常量：引力常量：g=6.67g=6.6710101111nmnm2 2/kg/kg2 2，数值上等于两个质量均为数值上等于两个质量均为1kg1kg的物体相的物体相距距1m1m时它们之间的相互吸引力。时它们之间的相互吸引力。o o1f万万gf向向忽略地球自转可得忽略地球自转可得： gmm/rgmm/r2 2=mg=mgg g= =gmgmr r2 2例例3 3. .设地球的质量为设地球的质量为m m，赤道半，赤道半径径r r，自转周期，自转周期t t，则地球赤道上，则地球赤道上质量为质量为m m的物体所受重力的大小的物体所受重力的大小为？（式中为？（式中g g为万有引力恒量）为万有引力恒量

5、）gmm/rgmm/r2 2-4-4 2 2mr/tmr/t2 22gmgr黄代换：金2mma=mmfgr222v2=mr=mrrt一条龙：(2)“(2)“天上天上”：万有引力提供向心万有引力提供向心力力（1 1）“地上地上”：万有引力近似等于重万有引力近似等于重力力332t=2.gmgmgmrmva grrr ， ， ，（3 3）结论：）结论：注意：注意：在本章的公式运用上，在本章的公式运用上，应特别注意字母的规范、大小写应特别注意字母的规范、大小写问题；应区分中心天体、环绕天问题；应区分中心天体、环绕天体；球体半径、轨道半径等问题。体；球体半径、轨道半径等问题。（4 4）估算天体的质量和密

6、度）估算天体的质量和密度解题思路：解题思路：1.1.一般只能求出中心天体质量及密一般只能求出中心天体质量及密度度2.2.应知道球体体积公式及密度公式应知道球体体积公式及密度公式3.3.注意黄金代换式的运用注意黄金代换式的运用4.4.注意隐含条件的使用，比如近地注意隐含条件的使用，比如近地飞飞行等，没有环绕天体可假设。行等，没有环绕天体可假设。例例8.8.宇航员站在一星球表面上的某高处，宇航员站在一星球表面上的某高处，以初速度以初速度v v0 0沿水平方向抛出一个小球，经沿水平方向抛出一个小球，经过时间过时间t t，球落到星球表面，小球落地时，球落到星球表面，小球落地时的速度大小为的速度大小为v

7、. v. 已知该星球的半径为已知该星球的半径为r r，引力常量为引力常量为g g ，求该星球的质量，求该星球的质量m m。 v vv vo ogtgt解：小球做平抛运动如图，则有：解：小球做平抛运动如图，则有：220vvgt设该星球表面物体质量为设该星球表面物体质量为m m，其重力近似等于万有，其重力近似等于万有引力：引力：2mmmggr由以上两式得该星球的质量：由以上两式得该星球的质量：2220vv rmg t 1 12 2人造卫星三、人造卫星及宇宙速度三、人造卫星及宇宙速度 在地球上抛在地球上抛出的物体，当出的物体，当它的速度足够它的速度足够大时，物体就大时，物体就永远不会落到地面上，它将

8、围绕地球旋转，永远不会落到地面上，它将围绕地球旋转，成为一颗绕地球运动的人造地球卫星。简成为一颗绕地球运动的人造地球卫星。简称人造卫星。称人造卫星。rtmrmrvmrgmm2222)2(由由332t=2.gmgmgmrmva grrr ， ， ，4.4.半径与线速度、角速度、周半径与线速度、角速度、周期期 、向心加速度的关系、向心加速度的关系r r增大增大v v减小减小r r增大增大 减小减小r r增大增大t t增大增大r r增大增大a a减小减小例例9.9.两颗人造卫星两颗人造卫星a a、b b绕地球绕地球作圆周运动，周期之比为作圆周运动，周期之比为t ta a：t tb b=1=1：8 8

9、，则轨道半径之比和运，则轨道半径之比和运动速率之比分别为（动速率之比分别为（ ）（ra：rb=1：4；va：vb=2：1）5.5.宇宙速度宇宙速度(1)(1)第一宇宙速度第一宇宙速度：v=7.9km/sv=7.9km/s(2)(2)推导：推导：./9 .7:,:,222skmvgrvmgrgmmrgmvrmvrgmm计算的结果是可以解得则若考虑到地球表面解得 所以所以第一宇第一宇宙速度宙速度又又叫最小发射速度，最大环绕速度叫最小发射速度，最大环绕速度。第一宇宙速度：第一宇宙速度： v v1 1=7.9km/s =7.9km/s （地面附近、匀速圆周运动）（地面附近、匀速圆周运动）v v1 1=

10、7.9km/s=7.9km/s(3)(3)第二宇宙速度：第二宇宙速度：当物体的速度当物体的速度大于大于或等于或等于11.2km/s11.2km/s时时，卫星就会脱离地球，卫星就会脱离地球的引力，不在绕地球运行。我们把这个的引力，不在绕地球运行。我们把这个速度叫第二宇宙速度。达到第二宇宙速速度叫第二宇宙速度。达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力。度的物体还受到太阳的引力。(4)(4)第三宇宙速度第三宇宙速度：如果物体的速度如果物体的速度等等于或大于于或大于16.7km/s16.7km/s，物体就摆脱了太阳物体就摆脱了太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。

11、我们把这个速度叫第三宇宙速度。间去。我们把这个速度叫第三宇宙速度。 v1=7.9km/s 地球地球v v2 2=11.2km/s=11.2km/sv v3 3=16.7km/s=16.7km/s三、同步卫星（通讯卫星）三、同步卫星（通讯卫星）1.特点：特点：定周期（频率、转速定周期（频率、转速）（与地球自转的周期相（与地球自转的周期相同，即同，即t=24h）定高度定高度（到地面的距离相同，即（到地面的距离相同，即h=3.6107m）1.特点特点( (轨道平面与赤道面重合轨道平面与赤道面重合) )定在赤道的正上方某点定在赤道的正上方某点（相对于地球静止）。（相对于地球静止）。定线速度大小定线速度大小（即（即v=3.1 103m/s）定角速度定角速度（与地球自转的角速度大小）（与地球自转的角速度大小）定向心加速度大小定向心加速度大小 不同点：不同点：由于各国发射的同由于各国发射的同步卫星质量一般