万有引力定律在天文学上应用归类探析

张欣悦

摘要：运动和力存在着一定的关系。我们在研究的时候都是关注直线的运动，实际上牛顿运动定律适用于直线运动和曲线运动。天体运动符合牛顿运动定律，可以利用研究万有引力定律在天文学上的应用对其进一步分析。万有引力定律对于我国的天文学研究有着很大的帮助。这样人类就能很好的发现宇宙的奥秘，探索星球与星球之间的关系。为人类的文明做出了巨大的贡献。

关键词：万有引力定律；天文学；曲线运动

万有引力定律一般是用来分析天体做匀速圆周运动的物体的轨迹或运动学问题。总共分析的有两个方面。第一，当没有特别条件说明下，人们发射的人造卫星将会绕着中心天体运动，这种运动被看作是匀速圆周运动，由万有引力提供向心力。第二，在天体表面或者附近的物体所受的重力情况我们将其约等于物体受到的万有引力。

一、万有引力定律的来源和内容

牛顿最开始对掉落的苹果产生了疑问，由于自己的好奇心驱使自己发现了举世瞩目的万有引力定律，最终在1687年万有引力定律得到了发表。牛顿的普适的万有引力定律的内容如下；任意连个物体之间都会产生一定的引力，引力的大小与很多许多因素都有关系，其中包括两物体之间的距离。但是与传播的介质没有关系。万有引力定律的出现，说明人类对于天体运动过程的了解达到了一个新的高度。并且对于解决天体之间的问题起到巨大帮助[1]。

二、万有引力定律在天文学上应用分析

1、计算天体表面及其附近的重力加速度。当天体不自转或者天体自转可以受到忽略时。天体对表面附近物体的吸引力可以近似等于物体在天体表面受到的重力。可以利用公式表示为GmM/R的平方等于mg。根据公式我们可以得出天梯表面出的重力加速度g等于GM/上R的平方。根据同样的道理，我们也可以算出天体表面附近高度为C处的重力加速度。将R利用R+C去替换就为C处的重力加速度了。

2、计算天体的质量和密度。万有引力定律在理论上取得了很大成就，他可以根据计算公式解出天体的质量以及密度。根据天体表面物体所受的重力近似等于天体对物体的吸引力。这是测量天体质量的有效方法。在分析时，排除天体自转的影响。天体这时表面物体所受的重力近似等于天体对它的吸引力，根据计算公式可以得出天体表面的重力加速度和半径[2]。所以根据这几个常量将其代入公式，可以计算出天体等质量。

3、计算中心天体的质量和密度。将围绕中心天体运动的天体m作为质点。中心天体与环绕天体将会产生万有引力。他们之间产生的向心力就来源于万有引力的作用。

4、人造卫星。万有引力定律对于人造卫星方面做出了突出的贡献。根据万有引力定律，人们可以将地球的卫星发射运行和回收

[3]。人造卫星的发射就是根据万有引力定律的基础进行发射。人造卫星活动轨迹也可以被看作是匀速圆周运动。把圆形轨道的圆形作为匀速圆周的中心，向心力由萬有引力提供。这为人类解决人造卫星问题作出了巨大贡献。

5、人造卫星的变轨运行。当发射的人造卫星由稳定变为速度改变时。万有引力将会发生一些变化，卫星的轨迹也随之被改变。当卫星的速度变大时，根据计算公式可以看到，相应的向心力随之变大。这时万有引力的大小不够提供向心力，所以卫星将会做离心运动。与原来的运行轨道相脱离。当卫星的速度变小时，向心力也随之变小，这样万有引力将会大于所需要的向心力。卫星将会促进新运动轨道的半径变小。然后根据一系列的变化，分析人造卫星的运行轨迹。

6、三种宇宙速度。万有引力定律将宇宙速度划分为三种。他们分别是；第一种，人造地球卫星发射是所需的最小速度叫做第一宇宙速度。它还被称之为最大环绕速度。含义是当人造地球卫星绕地球做匀速圆周时的环绕速度。当物体能够脱离地球的束缚时发射出的最小发射速度被叫做第二宇宙速度。当物体能挣脱太阳引力发生时的最小速度被叫做第三宇宙速度[4]。

三、万有引力定律的成就

利用万有引力定律可以计算出天体的质量和人造卫星的质量。并且高中生可以通过对万有引力知识的了解和对公式的运用，更好的计算出各个数值。同时也能够更好的对天体之间的运动规律有一个更好的了解。

四、结语

万有引力定律的存在价值是帮助人们了解天文方面的知识，它的产生让人们对宇宙的探索达到了一个新的高度。高中物理应该尽量普及万有引力定律的知识，并且不断培养学生们解题时的思路，这将会对培养我国航天方面的人才有很大的帮助。为以后天体运动规律的研究指明了方向。我国负责天体运动方面的专业人员也要对万有引力定律深层次的研究，向世界展现我国的实力。

参考文献

[1] 魏廷智.万有引力定律在天文学上应用归类探析[J].中学物理（高中版），2017，35（1）：51-54.

[2] 周荣高. 万有引力问题的归类分析[J]. 新高考：高一物理， 2016（3）：43-45.

[3] 魏廷智. 万有引力定律在天文学上应用归类探析[J]. 中学物理：高中版， 2017，35（1）：51-54.

[4] 王刚.例析万有引力定律在天文学中的应用[J].新高考（高一物理），2014，（2）：20-23.endprint