高中天体运动必备基础知识及例题讲解

高考中的天体运动问题模型运用万有引力定律求解天体运动问题，是高考每年必考的重要内容，天体问题可归纳为以下四种模型。

一、重力与万有引力关系模型1．考虑地球（或某星球）自转影响，地表或地表附近的随地球转的物体所受重力实质是万有引力的一个分力由于地球的自转，因而地球表面的物体随地球自转时需要向心力，向心力必来源于地球对物体的万有引力，重力实际上是万有引力的一个分力，由于纬度的变化，物体作圆周运动的向心力也不断变化，因而地球表面的物体重力将随纬度的变化而变化，即重力加速度的值g随纬度变化而变化；从赤道到两极逐渐增大．在赤道上，在两极处，。

例1如图１所示，Ｐ、Ｑ为质量均为m的两个质点，分别置于地球表面不同纬度上，如果把地球看成是一个均匀球体，Ｐ、Ｑ两质点随地球自转做匀速圆周运动，则以下说法中正确的是：（）A．P、Q做圆周运动的向心力大小相等 B．P、Q受地球重力相等C．P、Q做圆周运动的角速度大小相等 D．P、Q做圆周运动的周期相等例2荡秋千是大家喜爱的一项体育活动．随着科技的迅速发展，将来的某一天，同学们也许会在其它星球上享受荡秋千的乐趣。

假设你当时所在星球的质量是、半径为，可将人视为质点，秋千质量不计、摆长不变、摆角小于90°，万有引力常量为。

那么，（1）该星球表面附近的重力加速度等于多少？（2）若经过最低位置的速度为,则此时摆线的拉力是多少？二、卫星（行星）模型卫星（行星）模型的特征是卫星（行星）绕中心天体做匀速圆周运动，如图2所示。

1．卫星（行星）的动力学特征中心天体对卫星（行星）的万有引力提供卫星（行星）做匀速圆周运动的向心力，即有：。

2．卫星（行星）轨道特征由于卫星（行星）正常运行时只受中心天体的万有引力作用，所以卫星（行星）平面必定经过中心天体中心。

3．卫星（行星）模型题型设计1)讨论卫星（行星）的向心加速度、绕行速度、角速度、周期与半径的关系问题。

由得，故越大，越小。

由得，故越大，越小。

天体运动一、开普勒行星运动定律（不仅适用于行星绕太阳，也适用于卫星绕行的运动）第一定律：轨道定律——行星（卫星）绕太阳的运动轨迹是椭圆，太阳（行星）处于椭圆的一个焦点上。

第二定律：面积定律——行星（卫星）与太阳（行星）的连线在相等的时间内扫过相等的面积。

推论：离中心天体越近，线速度越大，角速度越大。

第三定律：周期定律——轨道半长轴的三次方与周期平方的比值是一个定值，该定值与中心天体有关。

k Ta =23二、求解天体质量的两个思路1、黄金代换式 2gR GM =➩GgR M 2=G ：引力常量 M ：天体自身质量 g ：天体表面重力加速度 R ：天体自身半径 2、利用环绕天体做匀速圆周运动的相关物理量计算中心天体质量——万有引力提供向心力r T m r m r v m r Mm G 2222)2(πω===（r ：环绕天体到中心天体球心的距离）➪ G r v M 2= G r M 32ω= 2324GT r M π= GT v M π23= 3、对应天体密度公式VM=ρ GRgπρ43=3243GR r v πρ= 33243GR r πωρ= 3233R GT r πρ= 32383GR T v πρ=三、中心天体与环绕天体系统各物理量的变化关系rGMv =r ↑ v ↓ 3rGM=ω r ↑ ω↓ GM r T 32π= r ↑ T ↑ 2rGMa n =r ↑ n a ↓ 四、变轨问题升空过程：1→2→3需在Q 点和P 点分别点火加速速度关系：1Q v <2Q v 2P v <3P v又因为1和3轨道均为圆轨道，由r ↑ v ↓可知：2P v <3P v <1Q v <2Q v （2轨道上Q →P 过程中引力做负功）回收过程：3→2→1需在P 点和Q 点分别点火减速，故速度关系仍满足2P v <3P v <1Q v <2Q v 加速度关系：mF a 引=，故21Q Q a a =>32P P a a =。

高中物理天体运动知识点在高中物理的学习中，天体运动是一个重要且有趣的部分。

它不仅帮助我们理解宇宙中天体的运行规律，还为我们打开了探索未知世界的大门。

接下来，让我们一起深入了解天体运动的相关知识点。

一、开普勒定律开普勒定律是描述天体运动的基本规律，包括三条重要内容：1、开普勒第一定律（轨道定律）：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。

这意味着行星的轨道不是完美的圆形，而是椭圆形，且太阳并非位于中心，而是在焦点之一的位置。

2、开普勒第二定律（面积定律）：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。

简单来说，就是行星在靠近太阳时运动速度较快，远离太阳时运动速度较慢，但单位时间内扫过的面积相同。

3、开普勒第三定律（周期定律）：所有行星的轨道半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。

用公式表示为：＄＼frac{a^3}｛T^2} ＝ k$，其中$a$是轨道半长轴，＄T$是公转周期，＄k$是一个对所有行星都相同的常量，但对于不同的恒星系统，＄k$值不同。

二、万有引力定律万有引力定律是由牛顿发现的，它指出：任何两个物体之间都存在相互吸引的力，其大小与这两个物体的质量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。

公式为：＄F ＝ G\frac{m_1m_2}｛r^2}＄，其中$F$是两个物体之间的引力，＄G$是引力常量，约为$667×10^｛－11} N·m^2/kg^2$，＄m_1$和$m_2$分别是两个物体的质量，＄r$是两个物体质心之间的距离。

万有引力定律是天体运动的核心定律，它解释了天体之间的相互作用和运动规律。

例如，地球围绕太阳公转就是因为受到太阳对地球的万有引力作用。

三、天体质量和密度的计算1、利用万有引力定律计算天体质量对于绕中心天体做匀速圆周运动的天体，可根据万有引力提供向心力来计算中心天体的质量。

假设一个天体$m$绕中心天体$M$做匀速圆周运动，轨道半径为$r$，周期为$T$，则有：＄G\frac{Mm}｛r^2} ＝m\frac{4\pi^2}｛T^2}r$，解得中心天体质量$M ＝＼frac{4\pi^2r^3}｛GT^2}＄。

高一物理天体运动知识点总结天体运动是物理学中一个重要的研究领域，涉及到天体的运动规律、星系的形成和演化等多个方面。

本文将对高一物理课程中的天体运动知识点进行总结，帮助读者更好地理解和掌握这一内容。

一、天体运动的基本概念天体运动是指天体在空间中的运动状态和规律。

天体包括行星、恒星、卫星、彗星等，它们在宇宙中按照一定的规律运动着。

天体运动有两个基本要素：一是天体的位置，即天体所处的空间坐标；二是天体的速度，即天体在单位时间内所运动的距离。

二、天体运动的基本规律1. 开普勒定律开普勒定律是描述行星运动的规律，包括开普勒第一定律（行星轨道是椭圆）、开普勒第二定律（行星与太阳连线在相等时间内扫过相等面积）和开普勒第三定律（行星轨道半长轴的立方与周期的平方成正比）。

2. 牛顿运动定律牛顿运动定律是描述天体运动的基本定律，包括牛顿第一定律（惯性定律，物体静止或匀速直线运动时受力为零）、牛顿第二定律（物体受到的合力等于物体质量与加速度的乘积）和牛顿第三定律（作用力与反作用力大小相等、方向相反、作用在不同物体上）。

三、行星运动的特点行星是太阳系中的天体，它们按照一定的规律绕太阳运动。

行星运动的特点包括：1. 行星轨道是椭圆，其中太阳位于椭圆的一个焦点上。

2. 行星沿椭圆轨道运动，离太阳越近速度越快，离太阳越远速度越慢。

3. 行星在椭圆轨道上运动的周期与它们距离太阳的平均距离的立方成正比。

四、人造卫星的运行人造卫星是人类制造并发射到地球轨道或其他天体轨道上的物体。

人造卫星的运行包括：1. 发射：人造卫星通过火箭发射入轨道，发射时需要考虑速度和角度等因素。

2. 轨道：人造卫星在轨道上绕地球或其他天体运行，轨道的选择根据任务需求和技术条件确定。

3. 稳定：人造卫星需要保持稳定的轨道和姿态，以便完成任务。

4. 通信：人造卫星可以用于通信，通过接收和发送信号来实现信息传输。

五、宇宙飞船的运行宇宙飞船是载人或无人驾驶的飞船，用于在宇宙中进行飞行和探测任务。

高中物理天体运动知识梳理与典例汇析开普勒在第谷去世后，认真地研究了第谷的记录数据。

通过大量的计算开普勒发现了行星运动的三大规律。

这三大定律，分别是轨道定律、面积定律和周期定律。

分别描述为：所有行星分别是在大小不同的椭圆轨道上运行；在同样的时间里行星向径在轨道平面上所扫过的面积相等；行星公转周期的平方与它同太阳距离的立方成正比。

开普勒三定律使开普勒得到了“天空立法者”的美名。

二：天体运动的原因开普勒三定律是在大量观测事实上得到的，是不容置疑的，但为什么天体的运动会这样呢？是什么力量驱使月球围绕地球转，地球围绕太阳转？牛顿经过研究得到了答案。

牛顿认为：天体做圆周运动,必然有一种力来充当向心力，提供向心加速度。

为什么天体间存在着这样一个吸引力？结合地面物体会受到地球的吸引力即重力，牛顿大胆猜想，天体间的引力很可能和地面上物体受到地球的引力一样。

进一步猜想物体间的引力有可能是普遍存在的。

重力和物体的质量成正比，而且根据牛顿第三定律地球吸引物体的同时物体也会吸引地球，所以这个引力也和地球的质量成正比。

通过结合开普勒的周期定律牛顿计算出引力和两物体间的距离成反比。

由此牛顿得到了万有引力定律。

万有引力定律：任何物体之间都有相互吸引力，这个力的大小与各个物体的质量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。

如果用m1、m2表示两个物体的质量，r表示它们间的距离，则物体间相互吸引力为F=Gm1m2/r²，G称为万有引力常数。

卡文迪许通过扭秤实验测出了引力常量G。

三：解题方法天体运动归根到底是匀速圆周运动，万有引力是天体间的唯一受力，即万有引力充当向心力。

常见考题：1.地面问题：利用“万有引力=重力”求解g2.卫星环绕问题：利用“万有引力=向心力”求解天体运行的角速度，线速度，周期。

最终可得“高轨低速长周期”即轨道越高，卫星的线速度越低，周期越长。

3.变轨问题：卫星由低轨道向高轨道发射，节省发射火箭燃料，需经历两次加速。

天体运动基础复习一、开普勒三定律定律内容公式或图示开普勒第一定律 （椭圆定律）所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上开普勒第二定律 （面积定律）对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积开普勒第三定律 （周期定律）所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等 公式： a 2T2=k ，k 是与行星无关的常量【例1】(多选)关于开普勒第二定律，正确的理解是( BD ) A.行星绕太阳运动时，一定是匀速曲线运动 B.行星绕太阳运动时，一定是变速曲线运动C.行星绕太阳运动时，由于角速度相等，故在近日点处的线速度小于它在远日点处的线速度D.行星绕太阳运动时，由于它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，故它在近日点的线速度大于它在远日点的线速度【例2】一颗小行星，质量为m=1.00×1021kg ，它的轨道半径是地球绕太阳运动的轨道半径的2.77倍，求它绕太阳运动一周所需要的时间。

【解题指南】解答本题应注意以下两点： (1)地球的公转周期T 0=365天。

(2)小行星和地球都绕太阳运动，满足开普勒第三定律。

【解析】假设地球绕太阳运动的轨道半径为R 0，则小行星绕太阳运动的轨道半径为R=2. 77R 0。

已知地球绕太阳运动的周期为T 0=365天， 即T 0=31 536 000s 。

依据R 3T2=k 可得：对地球绕太阳运动有：R 03T 02=k对小行星绕太阳运动有：R 3T 2=k 联立上述两式解得：T=√R 3R 03·T 0。

将R=2.77R 0代入上式解得：T=√2.773T 0。

所以，该小行星绕太阳一周所用时间为： T=√2.773T 0=1.45×108s 。

答案：1.45×108s【变式1】1. 如图所示是行星m 绕恒星M 运动情况的示意图，下列说法正确的是( C ) A.速度最大点是B 点 B.速度最小点是C 点 C.m 从A 到B 做减速运动 D.m 从B 到A 做减速运动2. 如图所示，某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球绕地球运转半径的19，设月球绕地球运动的周期为27天，则此卫星的运转周期大约是( C )A. 19天B. 13天 C.1天 D.9天3. (多选)如图所示，B 为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星，椭圆的半长轴为a ，运行周期为T B ；C 为绕地球沿圆周运动的卫星，圆周的半径为r ，运行周期为T C 。

天体运动问题：1，开普勒第三定律：=k例：月球环绕地球运动的轨道半径约为地球半径的60倍，运行周期约为27天，应用开普勒第三定律计算：在赤道平面离地多高时，人造卫星随地球一起转动，就像是停留在天空中不动一样。

规律总结：若将天体的运动看成圆周运动，则=k,解题时常用两星体比较，此时有=因此利用开普勒第三定律可以求解运动时间，轨道半径，绕行速度的比值问题。

注意点：公式中的k是一个与行星无关的常量，但不是恒量，在不同的星系中，k的值不同，k的值与中心天体有关。

练习：对于开普勒第三定律的表达式=k的理解，正确的是（）A.k与成正比B.k与成反比C,k的值是与a和T无关的量D,k值与行星自身无关2，太阳对行星引力规律的推导基本思想：引力作为合外力提供向心力。

（合外力提供向心力是解决天体运动问题的核心思想）结论：F正比于例1：地球质量约为月球质量的81倍，宇宙飞船从地球飞往月球，当飞至某一位置时，宇宙飞船所受到的合力为零，问：此时飞船在空间的什么位置？（已知地球与月球之间的距离是3.84x km）例2：已知太阳光从太阳射到地球需要500s，地球绕太阳的公转周期约为3.2x s，地球的、质量约为6x kg，求太阳对地球的引力为多少?练习：把火星和地球绕太阳运行的轨道视为圆周，有火星和地球绕太阳运动的周期之比可以求得（）A,火星和地球的质量之比B,火星和太阳的质量之比C.火星和地球到太阳的距离之比D.火星和地球绕太阳运行速度大小之比3,万有引力定律注意点：1，万有引力定律公式适用的条件；1：万有引力公式适用于质点间的引力大小计算2：对于可视为质点的物体间的引力求解也可以利用万有引力公式，如两物体间的距离远小于物体本身的大小时，物体可以视为质点：均匀球体可以视为质量集中于球心的质点3：当物体不能看成是质点时，可以把物体假想分割成无数个质点，理论上讲，求出两个物体上每个质点与另一个物体上所有质点的万有引力，然后求合力在通常情况下，万有引力非常小，只有在质量巨大的星球之间或天体与天体附近的物体间，它的存在才有实际意义，故在分析地球表面上物体间的受力时，不考虑物体间的万有引力，只考虑地球对物体的引力。

高考物理天体运动2025年必考点全解在高考物理中，天体运动一直是一个重要的考点，它不仅考察了学生对物理概念和规律的理解，还要求学生具备一定的数学运算和逻辑推理能力。

随着高考改革的不断推进，天体运动的考点也在不断变化和更新。

为了帮助同学们更好地备考 2025 年高考物理，本文将对天体运动的必考点进行全面解析。

一、开普勒定律开普勒定律是描述天体运动的基本规律，包括开普勒第一定律（轨道定律）、开普勒第二定律（面积定律）和开普勒第三定律（周期定律）。

开普勒第一定律指出，所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。

这一定律打破了之前人们认为天体运动轨道是圆形的观念，让我们对天体运动的轨道有了更准确的认识。

开普勒第二定律表明，对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。

这意味着行星在近日点时运动速度较快，在远日点时运动速度较慢。

开普勒第三定律则是一个定量的关系，即所有行星绕太阳运动的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。

用公式表示为：＄＼frac{a^3}｛T^2}＝k$，其中$a$是轨道半长轴，＄T$是公转周期，＄k$是一个与中心天体有关的常量。

在高考中，开普勒定律通常会以选择题或计算题的形式出现，要求同学们理解定律的内涵，并能够运用定律解决实际问题。

二、万有引力定律万有引力定律是天体运动的核心定律，由牛顿提出。

其表达式为$F=G\frac{m_1m_2}｛r^2}＄，其中$F$表示两个物体之间的万有引力，＄G$是万有引力常量，＄m_1$和$m_2$分别是两个物体的质量，＄r$是两个物体质心之间的距离。

万有引力定律的适用条件是两个质点之间的相互作用，或者是两个质量分布均匀的球体之间的相互作用，此时可以将球体的质量视为集中在球心。

在天体运动中，我们通常利用万有引力定律来计算天体之间的引力，以及研究天体的运动状态。

例如，计算地球表面物体受到的重力、卫星绕地球运动的轨道半径和速度等。

天体运动题型整理天体运动六大题型：1、开普勒定律2、赤道和两极3、万有引力和牛顿运动结合4、求质量和密度5、双星/多星问题6、宇宙速度和卫星变轨一、开普勒定律1．（2018·甘肃省西北师范大学附属中学模拟）若金星和地球的公转轨道均视为圆形，且在同一平面内，如图所示。

在地球上观测，发现金星与太阳可呈现的视角(太阳与金星均视为质点，它们与眼睛连线的夹角)有最大值，最大视角的正弦值为k，则金星的公转周期为A．(1－k2)年B．(1－k2)年C．年D．k3年1．C【解析】金星与太阳的最大视角出现的情况是地球上的人的视线看金星时，视线与金星的轨道相切，如图所示。

θ为最大视角，由图可知:sinθ＝；根据题意，最大正弦值为k，则有：；根据开普勒第三定律有：；联立以上几式得：；解得：年，C正确，ABD错误；故选C。

2．（2018·河北省石家庄市模拟）地球和木星绕太阳的运动可近似看成是同一平面内的同方向绕行的匀速圆周运动，已知木星的轨道半径约为地球轨道半径的5.2倍，估算木星与地球距离最近的相邻两次时间间隔约为 A ．1年 B ．1.1年 C ．1.5年 D ．2年2.B 【解析】地球、木星都绕太阳运动，所以根据开普勒第三定律可得3322=R R T T 木地地木，即333== 5.21=11.9R T T R ⨯木木地地年，设经时间t 两星又一次距离最近，根据t θω=，则两星转过的角度之差2π2π2πt T T θ⎛⎫∆=-= ⎪ ⎪⎝⎭地木，解得 1.1t =年，B 正确。

3．（2018·江西省浮梁一中模拟）如图所示，由中山大学发起的空间引力波探测工程“天琴计划”于2015年启动，拟采用三颗全同的卫星（SC1、SC2、SC3）构成一个边长约为地球半径27倍的等边三角形阵列，地球恰好处于三角形中心，卫星将在以地球为中心、高度约10万公里的轨道上运行，对一个周期仅有5.4分钟的超紧凑双白矮星系统RX10 806.3＋1 527产生的引力波进行探测，若地球近地卫星的运行周期为T 0，则三颗全同卫星的运行周期最接近A ．6T 0B ．30T 0C ．60T 0D ．140T 03．C 【解析】由几何关系可知，等边三角形的几何中心到各顶点的距离等于边长的，所以卫星的轨道半径与地球半径的关系，由开普勒第三定律的推广形式，可知地球近地卫星与这三颗卫星的周期关系，所以，C 最为接近，C正确。

高一天体运动知识点总结天体运动是指地球和其他天体在宇宙中的运动规律。

在高中物理学中，学生需要掌握一些关于天体运动的基础知识，下面将对相关知识进行总结。

1. 太阳系的形成和特点太阳系是由太阳、八大行星以及各种小天体组成的。

太阳系的形成是宇宙诞生后多亿年的产物，它形成的原因是宇宙中巨大云气经过重力作用逐渐凝聚形成。

太阳系中的天体都绕着太阳运动，其中又分为行星、卫星、小行星等不同的天体。

2. 行星的运动规律行星在太阳系中的运动规律是基于开普勒三定律。

第一定律：行星沿着椭圆形轨道绕太阳运动，太阳位于椭圆的一个焦点上。

第二定律：在相等的时间内，行星与太阳的连线会扫过相等的面积。

第三定律：行星公转周期的平方与它与太阳的平均距离的立方成正比。

3. 月球的运动规律月球是地球的卫星，它绕着地球公转，同时也自转。

月球的公转周期和自转周期是相等的，所以我们只能看到月球的一个面。

月球的月相变化是由月亮的公转和地球、太阳的相对位置关系所造成的。

4. 太阳风与磁层太阳风是太阳排出的高速电子和氢原子核等带电粒子的流，它会与地球的磁场相互作用，使得地球的磁场形成一个磁圈，称作磁层。

磁层会吸引太阳风，形成极光现象。

5. 星座与星系星座是一群距离地球较近的恒星构成的形状。

在夜空中，我们可以看到各种各样的星座。

星系是由大量的星星、行星、气体等物质组成的宇宙结构。

我们所在的银河系是一个螺旋状的星系。

在高一物理学习的过程中，了解和掌握天体运动的知识是非常重要的。

通过学习天体运动，我们可以更好地理解宇宙的奥秘，以及地球在宇宙中的位置和运动规律。

希望上述的总结对大家的学习有所帮助。

高考物理天体运动知识点梳理1.开普勒第三定律：T2/R3=K(=42/GM){R：轨道半径，T：周期，K：常量(与行星质量无关，取决于中心天体的质量)｝2.万有引力定律：F=Gm1m2/r2 (G=6.6710-11Nm2/kg2，方向在它们的连线上)3.天体上的重力和重力加速度：GMm/R2=mg;g=GM/R2 {R：天体半径(m)，M：天体质量(kg)｝4.卫星绕行速度、角速度、周期：V=(GM/r)1/2;=(GM/r3)1/2;T=2(r3/GM)1/2{M：中心天体质量｝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/s6.地球同步卫星GMm/(r地+h)2=m42(r地+h)/T2{h36000km，h：距地球表面的高度，r地：地球的半径｝摩擦力1、定义：当一个物体在另一个物体的表面上相对运动(或有相对运动的趋势)时，受到的阻碍相对运动(或阻碍相对运动趋势)的力，叫摩擦力，可分为静摩擦力和滑动摩擦力。

2、产生条件：①接触面粗糙;②相互接触的物体间有弹力;③接触面间有相对运动(或相对运动趋势)。

说明：三个条件缺一不可，特别要注意相对的理解。

3、摩擦力的方向：①静摩擦力的方向总跟接触面相切，并与相对运动趋势方向相反。

②滑动摩擦力的方向总跟接触面相切，并与相对运动方向相反。

说明：(1)与相对运动方向相反不能等同于与运动方向相反。

滑动摩擦力方向可能与运动方向相同，可能与运动方向相反，可能与运动方向成一夹角。

(2)滑动摩擦力可能起动力作用，也可能起阻力作用。

4、摩擦力的大小：(1)静摩擦力的大小：①与相对运动趋势的强弱有关，趋势越强，静摩擦力越大，但不能超过最大静摩擦力，即0ffm 但跟接触面相互挤压力FN无直接关系。

具体大小可由物体的运动状态结合动力学规律求解。

②最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，在中学阶段讨论问题时，如无特殊说明，可认为它们数值相等。

高考物理天体运动知识点梳理高考物理天体运动知识点梳理万有引力1.开普勒第三定律：T2/R3=K=4π2/GM{R：轨道半径，T：周期，K：常量与行星质量无关，取决于中心天体的质量｝2.万有引力定律：F=Gm1m2/r2 G=6.67×10-11N?m2/kg2，方向在它们的连线上3.天体上的重力和重力加速度：GMm/R2=mg;g=GM/R2 {R：天体半径m，M：天体质量kg｝4.卫星绕行速度、角速度、周期：V=GM/r1/2;ω=GM/r31/2;T=2πr3/GM1/2{M：中心天体质量｝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/s6.地球同步卫星GMm/r地+h2=m4π2r地+h/T2{h≈36000km，h：距地球表面的高度，r 地：地球的半径｝摩擦力1、定义：当一个物体在另一个物体的表面上相对运动或有相对运动的趋势时，受到的阻碍相对运动或阻碍相对运动趋势的力，叫摩擦力，可分为静摩擦力和滑动摩擦力。

2、产生条件：①接触面粗糙;②相互接触的物体间有弹力;③接触面间有相对运动或相对运动趋势。

说明：三个条件缺一不可，特别要注意“相对”的理解。

3、摩擦力的方向：①静摩擦力的方向总跟接触面相切，并与相对运动趋势方向相反。

②滑动摩擦力的方向总跟接触面相切，并与相对运动方向相反。

说明：1“与相对运动方向相反”不能等同于“与运动方向相反”。

滑动摩擦力方向可能与运动方向相同，可能与运动方向相反，可能与运动方向成一夹角。

2滑动摩擦力可能起动力作用，也可能起阻力作用。

4、摩擦力的大小：1静摩擦力的大小：①与相对运动趋势的强弱有关，趋势越强，静摩擦力越大，但不能超过最大静摩擦力，即0≤f≤fm 但跟接触面相互挤压力FN无直接关系。

具体大小可由物体的运动状态结合动力学规律求解。

②最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，在中学阶段讨论问题时，如无特殊说明，可认为它们数值相等。

天体运动复习讲义1． 天体运动(1)万有引力提供向心力F 合外力＝G Mmr 2 （万有引力为合外力，合外力提供向心力）G Mm r 2＝m v 2r G Mmr2＝mrω2 G Mm r 2＝m 4π2T2r （2）天体问题的计算方法：万有引力G Mm r 2 = 向心力（m v 2r 或mrω2或m 4π2T2r ）说明：等式左边为万有引力，等式右边为计算中常用的参数（线速度v ， 角速度w ， 周期 T ）,计算时用万有引力G Mm r 2 等于带有参数线速度v 角速度w 周期 T 的向心力。

不能用m v2r=mrω2 = m 4π2T 2r ，因为m v 2r =mrω2 = m 4π2T2r 推算出V = WR = 2πR/T = 2πfR=2πnR 只能算出线速度v 角速度w 周期 T 的关系等式，没有用到万有引力公式。

例1：科学家们推测，太阳系的第十颗行星就在地球的轨道上.从地球上看，它永远在太阳背面，人类一直未能发现它，可以说是“隐居”着的地球的“孪生兄弟”.由以上信息可以推知（ ） A.这颗行星的公转周期与地球相等 B.这颗行星的自转周期与地球相等 C.这颗行星的质量与地球质量相等 D.这颗行星的密度与地球密度相等（3）万有引力约等于重力G MmR2＝mg → 2gR GM =（黄金代换式） 说明：①物体在地球表面且忽略物体随地球一起转动所需向心力②只有题目中说该行星地表重力加速度为g 时，等式才成立2． 人造卫星的加速度、线速度、角速度、周期跟轨道半径的关系F 万＝G Mmr2＝F 向＝⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧ma →a ＝GM r 2→a ∝1r2m v2r →v ＝GM r →v ∝1r mω2r →ω＝GM r 3→ω∝1r3m 4π2T 2r →T ＝4π2r 3GM→T ∝r 3.说明：以地球为中心天体总结出：离地球越近的卫星线速度v 角速度W 加速度a 越大只有周期T 越小，即“越高越慢”）例2：一个卫星绕着某一星球作匀速圆周运动，轨道半径为R 1，因在运动过程中与宇宙尘埃和小陨石的摩擦和碰撞，导致该卫星发生跃迁，轨道半径减小为R 2，则卫星的线速度、角速度，周期的变化情况是 （ ）A.增大，增大，减小；B.减小，增大，增大；C.增大，减小，增大； D.减小，减小，减小。

总结天体运动的知识点一、天体运动的基本规律1. 开普勒三定律开普勒三定律是描述行星运动的基本规律，其中第一定律指出，行星在椭圆轨道上运行，太阳位于椭圆的一个焦点上；第二定律指出，行星和太阳连线在相等的时间内扫过相等的面积；第三定律指出，行星的公转周期的平方与平均轨道半长径的立方成正比。

2. 开普勒运动定律的物理意义开普勒三定律对描述行星的运动有很强的物理意义，它揭示了行星的运动规律，使我们可以更好地理解行星围绕太阳的运动方式以及行星轨道的形状和大小。

3. 牛顿万有引力定律牛顿万有引力定律描述了两个物体之间的引力与它们质量和距离的平方成反比的关系。

该定律在描述行星和其他天体之间的引力作用以及行星公转和自传的运动规律方面有着重要的应用。

4. 行星的自转行星的自转是指行星绕自身轴旋转的运动。

自转的速度、方向和倾角等参数对行星的气候、地理特征以及地球上的时间和季节等有着重要的影响。

二、天体运动的影响1. 天体运动对地球的影响天体运动影响着地球的气候、季节、潮汐等自然现象。

例如，地球公转和自转决定了地球的昼夜变化和季节变化；月球的引力影响地球的潮汐现象，对海洋和大气运动有着重要的影响。

2. 天体运动对人类文明的影响天体运动对人类文明有着深远的影响。

古代人类通过观察天体运动来确定时间、规划农事、寻找方向等。

现代人类通过天文观测来研究宇宙的起源、地球的环境变化以及行星生命的可能性，对于推动科学技术的发展和人类文明的进步有着重要的作用。

三、天体运动的研究方法1. 天文观测天文观测是研究天体运动的基本方法。

通过望远镜、天文台以及太空探测器对天体进行观测，获取天体的位置、速度、亮度等信息，从而揭示天体的运动规律。

2. 数值模拟数值模拟是研究天体运动的重要方法，通过建立数学模型对天体的运动规律进行模拟和预测。

数值模拟可以帮助我们理解天体运动的复杂性和规律性，为天文学研究提供重要的理论依据。

3. 天体力学天体力学是研究天体运动的物理学分支，通过牛顿力学和引力理论等物理学原理分析天体的运动规律，揭示天体之间的相互作用以及天体运动的基本规律。

第四节 万有引力与天体运动［本章要点综述］ 1、开普勒行星运动定律第一定律： 。

第二定律： 。

第三定律： 。

即： 2、万有引力定律（1）开普勒对行星运动规律的描述（开普勒定律）为万有引力定律的发现奠定了基础。

（2）万有引力定律公式： （3）万有引力定律适用于一切物体，但用公式计算时，注意有一定的适用条件。

3、万有引力定律在天文学上的应用 （1）基本方法：①把天体的运动看成 运动，其所需向心力由万有引力提供： （写出方程）____________________________ ②在忽略天体自转影响时，天体表面的重力加速度： 。

（写出方程） （2）天体质量，密度的估算测出环绕天体作匀速圆周运动的半径r ，周期为T ，由 （写出方程）得出被环绕天体的质量为 （写出表达式），密度为 （写出表达式），R 为被环绕天体的半径。

当环绕天体在被环绕天体的表面运行时，r ＝R ，则密度为 （写出表达式）。

（3）环绕天体的绕行线速度，角速度、周期与半径的关系。

①由22Mm v G mr r=得 ∴r 越大，v②由22MmG m r rω=得 ∴r 越大，ω 周期定律开普勒行星运动定律轨道定律面积定律发现万有引力定律 表述G 的测定天体质量的计算发现未知天体 人造卫星、宇宙速度应用万有引力定律③由2224MmG m rr Tπ=得∴r越大，T（4）三种宇宙速度①第一宇宙速度（地面附近的环绕速度）：v1=7.9km/s，人造卫星在附近环绕地球作匀速圆周运动的速度。

②第二宇宙速度（地面附近的逃逸速度）：v2=11.2km/s，使物体挣脱地球束缚，在附近的最小发射速度。

③第三宇宙速度：v3=16.7km/s，使物体挣脱太阳引力束缚，在附近的最小发射速度。

一．万有引力定律1、内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的方向沿两物体的连线，引力的大小F与这两个物体质量的乘积m1m2成正比，与这两个物体间距离r的平方成反比．2、公式：其中G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，称为引力常量．3、适用条件：严格地说公式只适用于质点间的相互作用，当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时，公式也可近似使用，但此时r 应为两物体重心间的距离．对于均匀的球体，r是两球心间的距离．二．万有引力定律的应用1、行星表面物体的重力：重力近似等于万有引力．⑴表面重力加速度：因则⑵轨道上的重力加速度：因则2、人造卫星⑴万有引力提供向心力：人造卫星绕地球的运动可看成是匀速圆周运动，所需的向心力是地球对它的万有引力提供的，因此解决卫星问题最基本的关系是：⑵同步卫星：地球同步卫星，是相对地面静止的，与地球自转具有相同的周期①周期一定：同步卫星绕地球的运动与地球自转同步，它的运动周期就等于地球自转的周期，T＝24 h.②角速度一定：同步卫星绕地球运动的角速度等于地球自转的角速度．③轨道一定：所有同步卫星的轨道必在赤道平面内．④高度一定：所有同步卫星必须位于赤道正上方，且距离地面的高度是一定的（轨道半径都相同，即在同一轨道上运动），其确定的高度约为h=3.6×104 km.⑤环绕速度大小一定：所有同步卫星绕地球运动的线速度的大小是一定的，都是3.08 km/s，环绕方向与地球自转方向相同．3、三种宇宙速度⑴第一宇宙速度:要想发射人造卫星，必须具有足够的速度，发射人造卫星最小的发射速度称为第一宇宙速度，v1=7.9 km/s。

万有引力与天体运动讲义［本章要点综述］1.开普勒第三定律：行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值是一个常量。

32r k T= （K 值只与中心天体的质量有关） 2.万有引力定律： 122m rF G m =⋅万 （1）赤道上万有引力：F mg F mg ma =+=+引向向 （g a 向和是两个不同的物理量，）（2）两极上的万有引力：F mg =引3.忽略地球自转，地球上的物体受到的重力等于万有引力。

22GMm mg GM gR R=⇒=(黄金代换) 4.距离地球表面高为h 的重力加速度：()()()222GMmGM mg GM g R h g R h R h '''=⇒=+⇒=++5.卫星绕地球做匀速圆周运动：万有引力提供向心力 2GMm F F r ==万向 (1)22GMm GM ma a r r=⇒= （轨道处的向心加速度a 等于轨道处的重力加速度g 轨） (2)22Mm v G m r r=得 ∴r 越大，v 22GMm v GM m v r r r =⇒= (3)由22Mm G m r r ω=得 ∴r 越大，ω 223GMm GM m r r r ωω=⇒= (4)由2224Mm G m r r Tπ=得 ∴r 越大，T 223224GMm r m r T r T GM ππ⎛⎫=⇒= ⎪⎝⎭6.中心天体质量的计算：方法1：22gR GM gR M G=⇒= （已知R 和g ） 方法2：2GM v r v M r G=⇒= （已知卫星的V 与r ） 方法3：233GM r M r Gωω=⇒= （已知卫星的ω与r ）方法4：2323244r r T MGM GTππ=⇒=（已知卫星的周期T与r）方法5：已知32324GMvr v TMGrTGMππ⎧=⎪⎪⇒=⎨⎪=⎪⎩（已知卫星的V与T）方法6：已知33GMvvrMGGMrωω⎧=⎪⎪⇒=⎨⎪=⎪⎩（已知卫星的V与ω，相当于已知V与T）7.地球密度计算：球的体积公式：343V Rπ=2233232322()3434rM M rRVmMG mGT RrrGTTMππρππ=⎧⎪⎪=⇒⎨===⎪⎪⎩近地卫星23GTπρ=(r=R)8.发射速度：采用多级火箭发射卫星时，卫星脱离最后一级火箭时的速度。