1.根据测量得到的卫星绕天体运动的周期和轨道半径可计算出天体质量。若已知天体半径,可求出天体密度。若测量出卫星绕天体表面运动的周期,可计算出天体密度。
2.卫星绕地球的运动,万有引力提供向心力。卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道平面一定过地心,轨道半径等于卫星与地心的距离。地球同步卫星的轨道一定与赤道共面,其周期等于地球自转周期。卫星问题是高考热点,解决地球同步卫星问题的方法是,根据题述条件及物理情景,利用卫星周期等于地球自转周期,应用卫星相关规律列出相应方程联立解得。
3. 两个质量相差不太大、相距较近的两个天体称为双星。若忽略其他星球的影响,双星在万有引力作用下绕两者的质心(双星连线上一点)运动,其特点主要有:运动周期相等,轨道半径与其质量成反比,线速度与其轨道半径成正比。根据万有引力等于向心力列方程解答。
4.三星或多星对所研究星体的万有引力的合力提供做圆周运动的向心力列方程求解。注意:万有引力定律中的r为两星体之间的距离,而向心力公式中的r为所研究星体做圆周运动的轨道半径。
5.均匀球壳的引力公式
由万有引力定律可以推出,质量为M、半径为R的质量均匀分布的球壳,对距离球心为r、质量为m的质点的万有引力为
F=0 (rF= (r>R)
在匀质球层的空腔内,任意位置的质点受到球壳的万有引力为零。
6.质点和质量分布均匀的球体之间的万有引力
若质量为m的质点在质量为M、半径为R的球体之外,可把球体视为质点,其二者之间的万有引力为:
F=G ,式中x为质点和球体球心之间的距离,且x>R。
若质量为m的质点在质量为M、半径为R的球体之内,设质点与球心之间的距离为x(x球体密度,ρ= ,该球面之内的物质质量M’=ρ πx3= Mx3/R3。
所以F=G =G 。
若以球心为坐标x的原点,质点和质量分布均匀的球体之间的万有引力随x变化图线如图所示。
典例剖析:
典例1.证明:在匀质球层的空腔内,任意位置的质点受到球壳的万有引力为零。