高中物理的萬(wàn)有引力定律公式
萬(wàn)有引力定律公式
1.開(kāi)普勒第三定律:T2/R3=K(=4π2/GM){R:軌道半徑,T:周期,K:常量(與行星質(zhì)量無(wú)關(guān),取決于中心天體的質(zhì)量)}
2.萬(wàn)有引力定律:F=Gm1m2/r2 (G=6.67×10-11N•m2/kg2,方向在它們的連線上)
3.天體上的重力和重力加速度:GMm/R2=mg;g=GM/R2 {R:天體半徑(m),M:天體質(zhì)量(kg)}
4.衛(wèi)星繞行速度、角速度、周期:V=(GM/r)1/2;ω=(GM/r3)1/2;T=2π(r3/GM)1/2{M:中心天體質(zhì)量}
5.第一(二、三)宇宙速度V1=(g地r地)1/2=(GM/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地+h)2=m4π2(r地+h)/T2{h≈36000km,h:距地球表面的高度,r地:地球的半徑}
注:
(1)天體運(yùn)動(dòng)所需的向心力由萬(wàn)有引力提供,F(xiàn)向=F萬(wàn);
(2)應(yīng)用萬(wàn)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(shì)能變小、動(dòng)能變大、速度變大、周期變小(一同三反);
(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。
萬(wàn)有引力定律知識(shí)點(diǎn)
(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)適用條件:
?、賴?yán)格地說(shuō),萬(wàn)有引力定律只適用于質(zhì)點(diǎn)間的相互作用;
?、趦蓚€(gè)質(zhì)量分布均勻的球體間的相互作用,也可用本定律來(lái)計(jì)算,其中r是兩個(gè)球體球心間的距離;
?、垡粋€(gè)均勻球體與球外一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的萬(wàn)有引力也適用,其中r為球心到質(zhì)點(diǎn)間的距離;
?、軆蓚€(gè)物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物體本身的大小時(shí),公式也近似適用,其中r為兩物體質(zhì)心間的距離。
(3)注意:
公式中F是兩物體間的引力,F(xiàn)與兩物體質(zhì)量乘積成正比,與兩物體間的距離的平方成反比,不要理解成F與兩物體質(zhì)量成正比,與距離成反比。
(4)對(duì)萬(wàn)有引力定律的理解:
①萬(wàn)有引力的普遍性:萬(wàn)有引力是普遍存在于宇宙中任何有質(zhì)量物體之間的相互吸引力,它是自然界中物質(zhì)之間的基本的相互作用之一,任何客觀存在的兩部分有質(zhì)量的物質(zhì)之間都存在著這種相互作用。
?、谌f(wàn)有引力的相互性:兩個(gè)物體相互作用的引力是一對(duì)作用力和反作用力。它們大小相等,方向相反,分別作用在兩個(gè)物體上。
?、廴f(wàn)有引力的客觀性:通常情況下,萬(wàn)有引力非常小,它的存在可由卡文迪許扭秤來(lái)觀察,只有在質(zhì)量巨大的天體間,它的作用才有宏觀物理意義。
?、苋f(wàn)有引力的特殊性:兩個(gè)物體間的萬(wàn)有引力,只與它們本身的質(zhì)量有關(guān),與它們之間的距離有關(guān),和所在空間的性質(zhì)無(wú)關(guān),和周圍有無(wú)其他物體的存在無(wú)關(guān)。