高中必修二物理萬(wàn)有引力與航天知識(shí)點(diǎn)
高中必修二物理萬(wàn)有引力與航天知識(shí)點(diǎn)
對(duì)于高中物理知識(shí)來(lái)說(shuō)，萬(wàn)有引力與現(xiàn)階段的航天航空緊密結(jié)合，成為了現(xiàn)階段高考的熱點(diǎn)問(wèn)題，下面學(xué)習(xí)啦小編給大家?guī)?lái)高中物理萬(wàn)有引力與航天知識(shí)點(diǎn)，希望對(duì)你有幫助。
高中物理萬(wàn)有引力與航天知識(shí)點(diǎn)(一)
開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律
(1)、所有的行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。
(2)、對(duì)于每一顆行星，太陽(yáng)和行星的聯(lián)線(xiàn)在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積。
(3)、所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。
萬(wàn)有引力定律
1.內(nèi)容：宇宙間的一切物體都是互相吸引的，兩個(gè)物體間的引力大小，跟它們的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的平方成反比.
2.公式：F=Gr2m1m2，其中G=6.67×10-11 N·m2/kg2，稱(chēng)為引力常量.
3.適用條件：嚴(yán)格地說(shuō)公式只適用于質(zhì)點(diǎn)間的相互作用，當(dāng)兩個(gè)物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物體本身的大小時(shí)，公式也可近似使用，但此時(shí)r應(yīng)為兩物體重心間的距離.對(duì)于均勻的球體，r是兩球心間的距離.
高中物理萬(wàn)有引力與航天知識(shí)點(diǎn)(二)
萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用
1.解決天體(衛(wèi)星)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的基本思路
(1)把天體(或人造衛(wèi)星)的運(yùn)動(dòng)看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其所需向心力由萬(wàn)有引力提供，關(guān)系式：
Gr2Mm=mrv2=mω2r=mT2π2r.
(2)在地球表面或地面附近的物體所受的重力等于地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力，即mg=GR2Mm，gR2=GM.
2.天體質(zhì)量和密度的估算
通過(guò)觀察衛(wèi)星繞天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T，軌道半徑r，由萬(wàn)有引力等于向心力，即Gr2Mm=mT24π2r，得出天體質(zhì)量M=GT24π2r3.
(1)若已知天體的半徑R，則天體的密度
ρ=VM=πR34=GT2R33πr3
(2)若天體的衛(wèi)星環(huán)繞天體表面運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑r等于天體半徑R，則天體密度ρ=GT23π
可見(jiàn)，只要測(cè)出衛(wèi)星環(huán)繞天體表面運(yùn)動(dòng)的周期，就可求得天體的密度.
3.人造衛(wèi)星
(1)研究人造衛(wèi)星的基本方法
看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其所需的向心力由萬(wàn)有引力提供.Gr2Mm=mrv2=mrω2=mrT24π2=ma向.
(2)衛(wèi)星的線(xiàn)速度、角速度、周期與半徑的關(guān)系
①由Gr2Mm=mrv2得v=rGM，故r越大，v越小.
?、谟蒅r2Mm=mrω2得ω=r3GM，故r越大，ω越小.
③由Gr2Mm=mrT24π2得T=GM4π2r3，故r越大，T越大
(3)人造衛(wèi)星的超重與失重
①人造衛(wèi)星在發(fā)射升空時(shí)，有一段加速運(yùn)動(dòng);在返回地面時(shí)，有一段減速運(yùn)動(dòng)，這兩個(gè)過(guò)程加速度方向均向上，因而都是超重狀態(tài).
?、谌嗽煨l(wèi)星在沿圓軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于萬(wàn)有引力提供向心力，所以處于完全失重狀態(tài).在這種情況下凡是與重力有關(guān)的力學(xué)現(xiàn)象都會(huì)停止發(fā)生.
(4)三種宇宙速度
①第一宇宙速度(環(huán)繞速度)v1=7.9 km/s.
這是衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度，也是衛(wèi)星的最小發(fā)射速度.若7.9 km/s≤v<11.2 km/s，物體繞地球運(yùn)行.
?、诘诙钪嫠俣?脫離速度)v2=11.2 km/s.
這是物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度.若11.2 km/s≤v<16.7 km/s，物體繞太陽(yáng)運(yùn)行.
?、鄣谌钪嫠俣?逃逸速度)v3=16.7 km/s這是物體掙脫太陽(yáng)引力束縛的最小發(fā)射速度.若v≥16.7 km/s，物體將脫離太陽(yáng)系在宇宙空間運(yùn)行.
題型：
1.求星球表面的重力加速度
在星球表面處萬(wàn)有引力等于或近似等于重力，則：GR2Mm=mg，所以g=R2GM(R為星球半徑，M為星球質(zhì)量).由此推得兩個(gè)不同天體表面重力加速度的關(guān)系為：g2g1=R12R22·M2M1.
2.求某高度處的重力加速度
若設(shè)離星球表面高h(yuǎn)處的重力加速度為gh，則：G(R+h)2Mm=mgh，所以gh=(R+h)2GM，可見(jiàn)隨高度的增加重力加速度逐漸減小.ggh=(R+h)2R2.
3.近地衛(wèi)星與同步衛(wèi)星
(1)近地衛(wèi)星其軌道半徑r近似地等于地球半徑R，其運(yùn)動(dòng)速度v=RGM==7.9 km/s，是所有衛(wèi)星的最大繞行速度;運(yùn)行周期T=85 min，是所有衛(wèi)星的最小周期;向心加速度a=g=9.8 m/s2是所有衛(wèi)星的最大加速度.
(2)地球同步衛(wèi)星的五個(gè)“一定”
?、僦芷谝欢═=24 h. ②距離地球表面的高度(h)一定③線(xiàn)速度(v)一定④角速度(ω)一定
⑤向心加速度(a)一定
高中物理必修二知識(shí)點(diǎn)
曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)
1.曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的特征
(1)曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的軌跡是曲線(xiàn)。
(2)由于運(yùn)動(dòng)的速度方向總沿軌跡的切線(xiàn)方向，又由于曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的軌跡是曲線(xiàn)，所以曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的速度方向時(shí)刻變化。即使其速度大小保持恒定，由于其方向不斷變化，所以說(shuō)：曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)。
(3)由于曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的速度一定是變化的，至少其方向總是不斷變化的，所以，做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體的中速度必不為零，所受到的合外力必不為零，必定有加速度。(注意：合外力為零只有兩種狀態(tài)：靜止和勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。)
曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度方向一定變化，曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)，反之，變速運(yùn)動(dòng)不一定是曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
2.物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件
(1)從動(dòng)力學(xué)角度看：物體所受合外力方向跟它的速度方向不在同一條直線(xiàn)上。
(2)從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度看：物體的加速度方向跟它的速度方向不在同一條直線(xiàn)上。
3.勻變速運(yùn)動(dòng)： 加速度(大小和方向)不變的運(yùn)動(dòng)。
也可以說(shuō)是：合外力不變的運(yùn)動(dòng)。
4曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合力、軌跡、速度之間的關(guān)系
(1)軌跡特點(diǎn)：軌跡在速度方向和合力方向之間，且向合力方向一側(cè)彎曲。
(2)合力的效果：合力沿切線(xiàn)方向的分力F2改變速度的大小，沿徑向的分力F1改變速度的方向。
?、佼?dāng)合力方向與速度方向的夾角為銳角時(shí)，物體的速率將增大。
?、诋?dāng)合力方向與速度方向的夾角為鈍角時(shí)，物體的速率將減小。
?、郛?dāng)合力方向與速度方向垂直時(shí)，物體的速率不變。(舉例：勻速圓周運(yùn)動(dòng))
運(yùn)動(dòng)的合成與分解
1、運(yùn)動(dòng)的合成：從已知的分運(yùn)動(dòng)來(lái)求合運(yùn)動(dòng)，叫做運(yùn)動(dòng)的合成，包括位移、速度和加速度的合成，由于它們都是矢量，所以遵循平行四邊形定則。運(yùn)動(dòng)合成重點(diǎn)是判斷合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)，一般地，物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)就是合運(yùn)動(dòng)。
2、運(yùn)動(dòng)的分解：求一個(gè)已知運(yùn)動(dòng)的分運(yùn)動(dòng)，叫運(yùn)動(dòng)的分解，解題時(shí)應(yīng)按實(shí)際“效果”分解，或正交分解。
3、合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系：
?、胚\(yùn)動(dòng)的等效性(合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)是等效替代關(guān)系，不能并存);⑵等時(shí)性：合運(yùn)動(dòng)所需時(shí)間和對(duì)應(yīng)的每個(gè)分運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等
?、仟?dú)立性：一個(gè)物體可以同時(shí)參與幾個(gè)不同的分運(yùn)動(dòng)，物體在任何一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，都按其本身的規(guī)律進(jìn)行，不會(huì)因?yàn)槠渌较虻倪\(yùn)動(dòng)是否存在而受到影響。
?、冗\(yùn)動(dòng)的矢量性(加速度、速度、位移都是矢量，其合成和分解遵循平行四邊形定則。)
4、運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和軌跡
?、盼矬w運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)由加速度決定(加速度為零時(shí)物體靜止或做勻速運(yùn)動(dòng);加速度恒定時(shí)物體做勻變速運(yùn)動(dòng);加速度變化時(shí)物體做變加速運(yùn)動(dòng))。⑵物體運(yùn)動(dòng)的軌跡(直線(xiàn)還是曲線(xiàn))則由物體的速度和加速度的方向關(guān)系決定(速度與加速度方向在同一條直線(xiàn)上時(shí)物體做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng);速度和加速度方向成角度時(shí)物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng))。常見(jiàn)的類(lèi)型有：
(1)a=0：勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)或靜止。(2)a恒定：性質(zhì)為勻變速運(yùn)動(dòng)，分為：①v、a同向，勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng);②v、a反向，勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng);
?、踲、a成角度，勻變速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)(軌跡在v、a之間，和速度v的方向相切，方向逐漸向a的方向接近，但不可能達(dá)到。)(3)a變化：性質(zhì)為變加速運(yùn)動(dòng)。如簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，加速度大小、方向都隨時(shí)間變化。具體如：
?、賰蓚€(gè)勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)一定是勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
②一個(gè)勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)和一個(gè)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)仍然是勻變速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)兩者共線(xiàn)時(shí)為勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，不共線(xiàn)時(shí)為勻變速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
?、蹆蓚€(gè)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)一定是勻變速運(yùn)動(dòng)，若合初速度方向與合加速度方向在同一條直線(xiàn)上時(shí)，則是直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，若合初速度方向與合加速度方向不在一條直線(xiàn)上時(shí)，則是曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
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