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高一物理萬有引力與航天知識點(diǎn)歸納

　　在學(xué)習(xí)中，很多人都經(jīng)常追著老師們要知識點(diǎn)吧，知識點(diǎn)也不一定都是文字，數(shù)學(xué)的知識點(diǎn)除了定義，同樣重要的公式也可以理解為知識點(diǎn)。為了幫助大家更高效的學(xué)習(xí)，以下是小編收集整理的高一物理萬有引力與航天知識點(diǎn)歸納，僅供參考，歡迎大家閱讀。

高一物理萬有引力與航天知識點(diǎn)歸納

　　高一物理萬有引力與航天知識點(diǎn)歸納 1

　　一、知識點(diǎn)

　　(一)行星的運(yùn)動

　　1、地心說、日心說：內(nèi)容區(qū)別、正誤判斷

　　2、開普勒三條定律：內(nèi)容(橢圓、某一焦點(diǎn)上;連線、相同時(shí)間相同面積;半長軸三次方、周期平方、比值、定值)、適用范圍

　　(二)萬有引力定律

　　1、萬有引力定律：內(nèi)容、表達(dá)式、適用范圍

　　2、萬有引力定律的科學(xué)成就

　　(1)計(jì)算中心天體質(zhì)量

　　(2)發(fā)現(xiàn)未知天體(海王星、冥王星)

　　(三)宇宙速度：第一、二、三宇宙速度的數(shù)值、單位，物理意義(最小發(fā)射速度、最大環(huán)繞速度;脫離地球引力繞太陽運(yùn)動;脫離太陽系)

　　(四)經(jīng)典力學(xué)的局限性：宏觀(相對普朗克常量)低速(相對光速)

　　二、重點(diǎn)考察內(nèi)容、要求及方式

　　1、地心說、日心說：了解內(nèi)容及其區(qū)別，能夠判斷其科學(xué)性(選擇)

　　2、開普勒定律：熟知其內(nèi)容，第三定律考察尤多;適用范圍(選擇)

　　3、萬有引力定律的科學(xué)成就：計(jì)算中心天體質(zhì)量、發(fā)現(xiàn)未知天體(選擇)

　　4、計(jì)算中心天體質(zhì)量、密度：重力等于萬有引力或者萬有引力提供向心力、萬有引力的表達(dá)式、向心力的幾種表達(dá)式(選擇、填空、計(jì)算)

　　5、宇宙速度：第一、二、三宇宙速度的數(shù)值、物理意義(選擇、填空);計(jì)算第一宇宙速度：萬有引力等于向心力或重力提供向心力(計(jì)算)

　　6、計(jì)算重力加速度：勻速圓周運(yùn)動與航天結(jié)合(或求周期)、平拋運(yùn)動與航天結(jié)合(或求高度、時(shí)間)、受力分析(計(jì)算)

　　7、經(jīng)典力學(xué)的局限性：了解其局限性所在，適用范圍(選擇)

　　高一物理萬有引力與航天知識點(diǎn)歸納 2

　　一、開普勒行星運(yùn)動定律

　　（1）、所有的行星圍繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，

　�。�2）、對于每一顆行星，太陽和行星的聯(lián)線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積，

　�。�3）、所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。

　　二、萬有引力定律

　　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，稱為引力常量、

　　3、適用條件：嚴(yán)格地說公式只適用于質(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、對于均勻的球體，r是兩球心間的距離、

　　三、萬有引力定律的應(yīng)用

　　1、解決天體(衛(wèi)星)運(yùn)動問題的基本思路

　　(1)把天體(或人造衛(wèi)星)的運(yùn)動看成是勻速圓周運(yùn)動，其所需向心力由萬有引力提供，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的萬有引力，即mg＝GR2Mm，gR2＝GM.

　　2、天體質(zhì)量和密度的估算通過觀察衛(wèi)星繞天體做勻速圓周運(yùn)動的周期T，軌道半徑r，由萬有引力等于向心力，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，其軌道半徑r等于天體半徑R，則天體密度ρ＝GT23π可見，只要測出衛(wèi)星環(huán)繞天體表面運(yùn)動的周期，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，其所需的向心力由萬有引力提供、Gr2Mm＝mrv2＝mrω2＝mrT24π2＝ma向、

　　(2)衛(wèi)星的線速度、角速度、周期與半徑的關(guān)系

　�、儆蒅r2Mm＝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

　�、偃嗽煨l(wèi)星在發(fā)射升空時(shí)，有一段加速運(yùn)動；在返回地面時(shí)，有一段減速運(yùn)動，這兩個(gè)過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)動時(shí)，由于萬有引力提供向心力，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)象都會停止發(fā)生、

　　(4)三種宇宙速度

　�、俚谝挥钪嫠俣�(環(huán)繞速度)v1＝7.9 km/s.這是衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動的最大速度，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

　�、诰嚯x地球表面的高度(h)一定

　　③線速度(v)一定

　�、芙撬俣�(ω)一定

　�、菹蛐募铀俣�(a)一定

　　高一物理萬有引力與航天知識點(diǎn)歸納 3

　　定義：

　　萬有引力是由于物體具有質(zhì)量而在物體之間產(chǎn)生的一種相互作用。它的大小和物體的質(zhì)量以及兩個(gè)物體之間的距離有關(guān)。物體的質(zhì)量越大，它們之間的萬有引力就越大;物體之間的距離越遠(yuǎn)，它們之間的萬有引力就越小。

　　兩個(gè)可看作質(zhì)點(diǎn)的物體之間的萬有引力，可以用以下公式計(jì)算：F=GmM/r^2,即萬有引力等于引力常量乘以兩物體質(zhì)量的乘積除以它們距離的平方。其中G代表引力常量，其值約為6.67×10的負(fù)11次方單位N·m2/kg2。為英國科學(xué)家卡文迪許通過扭秤實(shí)驗(yàn)測得。

　　萬有引力的推導(dǎo)：

　　若將行星的軌道近似的看成圓形，從開普勒第二定律可得行星運(yùn)動的角速度是一定的，即：

　　ω=2π/T(周期)

　　如果行星的質(zhì)量是m，離太陽的距離是r，周期是T，那么由運(yùn)動方程式可得，行星受到的力的作用大小為

　　mrω^2=mr(4π^2)/T^2

　　另外，由開普勒第三定律可得

　　r^3/T^2=常數(shù)k'

　　那么沿太陽方向的力為

　　mr(4π^2)/T^2=mk'(4π^2)/r^2

　　由作用力和反作用力的關(guān)系可知，太陽也受到以上相同大小的力。從太陽的角度看，

　　(太陽的質(zhì)量M)(k'')(4π^2)/r^2

　　是太陽受到沿行星方向的力。因?yàn)槭窍嗤笮〉牧�，由這兩個(gè)式子比較可知，k'包含了太陽的質(zhì)量M，k''包含了行星的質(zhì)量m。由此可知，這兩個(gè)力與兩個(gè)天體質(zhì)量的乘積成正比，它稱為萬有引力。

　　如果引入一個(gè)新的常數(shù)(稱萬有引力常數(shù))，再考慮太陽和行星的質(zhì)量，以及先前得出的4·π2，那么可以表示為

　　萬有引力=GmM/r^2

　　兩個(gè)通常物體之間的萬有引力極其微小，我們察覺不到它，可以不予考慮。比如，兩個(gè)質(zhì)量都是60千克的人，相距0.5米，他們之間的萬有引力還不足百萬分之一牛頓，而一只螞蟻拖動細(xì)草梗的力竟是這個(gè)引力的1000倍!但是，天體系統(tǒng)中，由于天體的質(zhì)量很大，萬有引力就起著決定性的作用。在天體中質(zhì)量還算很小的地球，對其他的物體的萬有引力已經(jīng)具有巨大的影響，它把人類、大氣和所有地面物體_地球上，它使月球和人造地球衛(wèi)星繞地球旋轉(zhuǎn)而不離去。

　　重力，就是由于地面附近的物體受到地球的萬有引力而產(chǎn)生的。

　　任意兩個(gè)物體或兩個(gè)粒子間的與其質(zhì)量乘積相關(guān)的吸引力。自然界中最普遍的力。簡稱引力，有時(shí)也稱重力。在粒子物理學(xué)中則稱引力相互作用和強(qiáng)力、弱力、電磁力合稱4種基本相互作用。引力是其中最弱的一種，兩個(gè)質(zhì)子間的萬有引力只有它們間的電磁力的1/1035，質(zhì)子受地球的引力也只有它在一個(gè)不強(qiáng)的電場1000伏/米的電磁力的1/1010。因此研究粒子間的作用或粒子在電子顯微鏡和加速器中運(yùn)動時(shí)，都不考慮萬有引力。一般物體之間的引力也是很小的，例如兩個(gè)直徑為1米的鐵球，緊靠在一起時(shí)，引力也只有1.14×10^(-3)牛頓，相當(dāng)于0.03克的一小滴水的重量。但地球的質(zhì)量很大，這兩個(gè)鐵球分別受到4×104牛頓的地球引力。所以研究物體在地球引力場中的運(yùn)動時(shí)，通常都不考慮周圍其他物體的引力。天體如太陽和地球的質(zhì)量都很大，乘積就更大，巨大的引力就能使龐然大物繞太陽轉(zhuǎn)動。引力就成了支配天體運(yùn)動的的一種力。恒星的形成，在高溫狀態(tài)下不彌散反而逐漸收縮，最后坍縮為白矮星、中子星和黑洞，也都是由于引力的作用，因此引力也是促使天體演化的重要因素。

　　高一物理萬有引力與航天知識點(diǎn)歸納 4

　　1.開普勒第三定律T2/R3=K(=4π^2/GM) R:軌道半徑 T :周期 K:常量(與行星質(zhì)量無關(guān))

　　2.萬有引力定律F=Gm1m2/r^2 G=6.67×10^-11N?m^2/kg^2方向在它們的連線上

　　3.天體上的重力和重力加速度GMm/R^2=mg g=GM/R^2 R:天體半徑(m)

　　4.衛(wèi)星繞行速度、角速度、周期 V=(GM/R)1/2 ω=(GM/R^3)1/2 T=2π(R^3/GM)1/2

　　5.第一(二、三)宇宙速度V1=(g地r地)1/2=7.9Km/s V2=11.2Km/s V3=16.7Km/s

　　6.地球同步衛(wèi)星GMm/(R+h)^2=m*4π^2(R+h)/T^2 h≈3.6 km h:距地球表面的高度

　　注:

　　(1)天體運(yùn)動所需的向心力由萬有引力提供,F心=F萬。

　　(2)應(yīng)用萬有引力定律可估算天體的質(zhì)量密度等。

　　(3)地球同步衛(wèi)星只能運(yùn)行于赤道上空，運(yùn)行周期和地球自轉(zhuǎn)周期相同。

　　(4)衛(wèi)星軌道半徑變小時(shí),勢能變小、動能變大、速度變大、周期變小。

　　(5)地球衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度和最小發(fā)射速度均為7.9Km/S。

　　高一物理萬有引力與航天知識點(diǎn)歸納 5

　　1、參考系：

　　運(yùn)動是絕對的.，靜止是相對的。一個(gè)物體是運(yùn)動的還是靜止的，都是相對于參考系在而言的。通常以地面為參考系。

　　2、質(zhì)點(diǎn)：

　�。�1）定義：用來代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)。質(zhì)點(diǎn)是一種理想化的模型，是科學(xué)的抽象。

　�。�2）物體可看做質(zhì)點(diǎn)的條件：研究物體的運(yùn)動時(shí)，物體的大小和形狀對研究結(jié)果的影響可以忽略。且物體能否看成質(zhì)點(diǎn)，要具體問題具體分析。

　�。�3）物體可被看做質(zhì)點(diǎn)的幾種情況：

　�、倨絼拥奈矬w通�？梢暈橘|(zhì)點(diǎn)。

　�、谟修D(zhuǎn)動但相對平動而言可以忽略時(shí)，也可以把物體視為質(zhì)點(diǎn)。

　�、弁晃矬w，有時(shí)可看成質(zhì)點(diǎn)，有時(shí)不能、當(dāng)物體本身的大小對所研究問題的影響不能忽略時(shí)，不能把物體看做質(zhì)點(diǎn)，反之，則可以。

　　【注】質(zhì)點(diǎn)并不是質(zhì)量很小的點(diǎn)，要區(qū)別于幾何學(xué)中的“點(diǎn)”。

　　3、時(shí)間和時(shí)刻：

　　時(shí)刻是指某一瞬間，用時(shí)間軸上的一個(gè)點(diǎn)來表示，它與狀態(tài)量相對應(yīng)；時(shí)間是指起始時(shí)刻到終止時(shí)刻之間的間隔，用時(shí)間軸上的一段線段來表示，它與過程量相對應(yīng)。

　　4、位移和路程：

　　位移用來描述質(zhì)點(diǎn)位置的變化，是質(zhì)點(diǎn)的由初位置指向末位置的有向線段，是矢量；

　　路程是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動軌跡的長度，是標(biāo)量。

　　5、速度：

　　用來描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動快慢和方向的物理量，是矢量。

　�。�1）平均速度：是位移與通過這段位移所用時(shí)間的比值，其定義式為，方向與位移的方向相同。平均速度對變速運(yùn)動只能作粗略的描述。

　�。�2）瞬時(shí)速度：是質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻或通過某一位置的速度，瞬時(shí)速度簡稱速度，它可以精確變速運(yùn)動。瞬時(shí)速度的大小簡稱速率，它是一個(gè)標(biāo)量。

　　高一物理萬有引力與航天知識點(diǎn)歸納 6

　　1.開普勒行星運(yùn)動三定律簡介（軌道、面積、比值）

　　丹麥開文學(xué)家開普勒信奉日心說，對天文學(xué)家有極大的興趣，并有出眾的數(shù)學(xué)才華，開普勒在其導(dǎo)師弟谷連續(xù)20年對行星的位置進(jìn)行觀測所記錄的數(shù)據(jù)研究的基楚上，通過四年多的刻苦計(jì)算，最終發(fā)現(xiàn)了三個(gè)定律。

　　第一定律：所有行星都在橢圓軌道上運(yùn)動，太陽則處在這些橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)上；

　　第二定律：行星沿橢圓軌道運(yùn)動的過程中，與太陽的連線在單位時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等；

　　第三定律：所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。即

　　開普勒行星運(yùn)動的定律是在丹麥天文學(xué)家弟谷的大量觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上概括出的，給出了行星運(yùn)動的規(guī)律。

　　2.萬有引力定律及其應(yīng)用

　�。�1）內(nèi)容：宇宙間的一切物體都是相互吸引的，兩個(gè)物體間的引力大小跟它們的質(zhì)量成積成正比，跟它們的距離平方成反比，引力方向沿兩個(gè)物體的連線方向。

　　引力常量，它在數(shù)值上等于兩個(gè)質(zhì)量都是1kg的物體相距1m時(shí)的相互作用力，1798年由英國物理學(xué)家卡文迪許利用扭秤裝置測出。

　　萬有引力常量的測定——卡文迪許扭秤

　　實(shí)驗(yàn)原理是力矩平衡。

　　實(shí)驗(yàn)中的方法有力學(xué)放大（借助于力矩將萬有引力的作用效果放大）和光學(xué)放大（借助于平面境將微小的運(yùn)動效果放大）。

　　定律的適用條件：嚴(yán)格地說公式只適用于質(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。對于均勻的球體，r是兩球心間的距離。

　　當(dāng)兩個(gè)物體間的距離無限靠近時(shí)，不能再視為質(zhì)點(diǎn)，萬有引力定律不再適用，不能依公式算出F近為無窮大。

　　注意：萬有引力定律把地面上的運(yùn)動與天體運(yùn)動統(tǒng)一起來，是自然界中最普遍的規(guī)律之一，式中引力恒量G的物理意義是：G在數(shù)值上等于質(zhì)量均為1kg的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相距1m時(shí)相互作用的萬有引力。

　　3.綜上所述

　　重力大�。簝蓚€(gè)極點(diǎn)處最大，等于萬有引力；赤道上最小，其他地方介于兩者之間，但差別很小。

　　重力方向：在赤道上和兩極點(diǎn)的時(shí)候指向地心，其地方都不指向地心，但與萬有引力的夾角很小。

　　怎樣學(xué)好物理

　　學(xué)物理最重要的就是理解，在把基本概念和規(guī)律掌握清楚的基礎(chǔ)上，然后再去做題，才能理清做題思路，獨(dú)立做會物理難題。學(xué)物理還有一點(diǎn)特別重要，就是要懂得推理與分析、學(xué)會總結(jié)。

　　物理g是什么意思

　　由于地球的吸引而使物體受到的力，叫做重力。方向總是豎直向下，不一定是指向地心的（只有在赤道和兩極指向地心）。地面上同一點(diǎn)處物體受到重力的大小跟物體的質(zhì)量m成正比，同樣，當(dāng)m一定時(shí)，物體所受重力的大小與重力加速度g成正比，用關(guān)系式G=mg表示。通常在地球表面附近，g值約為9.8N/kg，表示質(zhì)量是1kg的物體受到的重力是9.8N。（9.8N是一個(gè)平均值；在赤道上g最小，g=9.79N/kg；在兩極上g最大，g=9.83N/kg。N是力的單位，字母表示為N，1N大約是拿起兩個(gè)雞蛋的力）