專題九萬有引力定律與天體運動自整理

1、專題九萬有引力定律與天體運動自整理第1頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日考綱內(nèi)容考綱解讀1.萬有引力定律及其應(yīng)用()2環(huán)繞速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度()3經(jīng)典力學(xué)的適用范圍和局限性()1.了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，知道萬有引力定律，認(rèn)識發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的重要意義，體會科學(xué)定律對人類探索未知世界的作用2知道環(huán)繞速度與哪些因素有關(guān)，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度3通過實例了解經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程和偉大成就，了解經(jīng)典力學(xué)的適用范圍和局限性第2頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日第3頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日第4頁，共51頁

2、，2022年，5月20日，1點29分，星期日考點 一、萬有引力定律及其應(yīng)用一、開普勒行星定律1第一定律(軌道定律)：所有行星圍繞太陽運動的軌跡都是_2第二定律(面積定律)：太陽和行星的連線在相等的時間內(nèi)掃過_的面積3第三定律(周期定律)：行星繞太陽公轉(zhuǎn)周期的平方和其軌道半長軸的三次方成_橢圓相同正比第5頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日第6頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日第7頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日二、萬引有力定律1內(nèi)容：宇宙間任意兩個有質(zhì)量的物體間都存在_，其大小與_成正比，與_成反比2數(shù)學(xué)表達式：_，式中G稱為引

3、力常量，且G6.671011 Nm2/kg2，第一次在實驗室中較準(zhǔn)確測量出G的是英國科學(xué)家_3適用條件：適用于相距很遠(yuǎn)，可看作質(zhì)點的兩物體間的相互作用；若兩物體是質(zhì)量分布均勻的球體，則r為兩球體球心間的距離相互吸引力兩物體的質(zhì)量乘積它們間距離的二次方卡文迪許FG第8頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日ACA公式中 G 為引力常量，它是由實驗測得的，而不是人為規(guī)定的B當(dāng) r 趨于零時，萬有引力趨于無限大C任意兩個物體間存在吸引力，與 m1、m2 是否相等無關(guān)D兩物體受到的引力總是大小相等、方向相反，是一對平衡力解析：引力常量 G 是由卡文迪許在實驗室測出的；當(dāng) r 趨于零時公

4、式不再成立；兩個物體間的引力是作用力和反作用力的關(guān)系第9頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日萬有引力定律AARB2RC4RD8R第10頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日1-1(單選)(2010年廣東學(xué)業(yè)水平考試)卡文迪許利用扭秤實驗測量的物理量是()A地球的半徑B太陽的質(zhì)量C地球到太陽的距離D萬有引力常數(shù)解析：卡文迪許利用扭秤實驗測出了萬有引力常量，選D.答案：D第11頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日考點2、萬有引力定律的應(yīng)用1解題的相關(guān)知識:應(yīng)用萬有引力定律解題的知識常集中于兩點:一是天體運動的向心力來源于_，即F引F向，具體

5、來講就是：G m m rm2r；二是_近似等于物體的重力，即Gmg從而得出GMR2g，式中R為地球半徑，g為地表的重力加速度天體之間的萬有引力地球?qū)ξ矬w的萬有引力第12頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日 軌道越高（r越大），向心力（Fn）、向心加速度（an）、線速度（v）、角速度（）均減小，但周期（T）增大。第13頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日小試身手2-1、(2012年6月廣東學(xué)業(yè)水平考試)將太陽系中各行星繞太陽的運動近似看作勻速圓周運動，則離太陽越遠(yuǎn)的行星()A角速度越大 B周期越大 C線速度越大 D向心加速度越大B第14頁，共51頁，202

6、2年，5月20日，1點29分，星期日 2-2、 (單選)宇宙飛船在半徑為R1的軌道上運行，變軌后的半徑為R2，R1R2.宇宙飛船繞地球做勻速圓周運動，則變軌后宇宙飛船的()A線速度變小 B角速度變小C周期變大 D向心加速度變大第15頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日2-3(單選)(2010年貴陽會考)我國2005年發(fā)射的“神舟六號”載人飛船，與“神舟五號”飛船相比，它在更高的軌道上繞地球做勻速圓周運動，如圖所示，下列說法中正確的是()A“神舟六號”的速度較小B“神舟六號”的速度與 “神舟五號”的相同C“神舟六號”的周期更短D“神舟六號”的周期與“神舟五號”的相同第16頁，

7、共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日考點3、宇宙速度1第一宇宙速度(環(huán)繞速度)v_，是人造衛(wèi)星近地環(huán)繞速度，它是人造衛(wèi)星在地面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運動所必須具有的速度，是人造地球衛(wèi)星的最小_，該速度又是環(huán)繞地球做勻速圓周運動的衛(wèi)星中的最大_2第二宇宙速度(又叫脫離速度)v_：在地面上發(fā)射物體，使之能夠脫離地球的引力作用，成為繞太陽運行的人造行星或飛到其他行星上去所必需的最小發(fā)射速度，稱為第二宇宙速度7.9 km/s 發(fā)射速度 運行速度 11.2 km/s第17頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日3第三宇宙速度(逃逸速度)v16.7 km/s：在地面上發(fā)射物

8、體，使之最后能脫離太陽的引力范圍，飛到太陽系以外的宇宙空間所必需的最小速度，稱為第三宇宙速度第18頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日3-1(單選)關(guān)于宇宙速度，下列說法不正確的是()A第一宇宙速度 v7.9 km/s，是人造衛(wèi)星繞地球飛行的最大速度CB第一宇宙速度 v7.9 km/s，是人造衛(wèi)星繞地球飛行發(fā)射的最小速度C當(dāng)飛船的速度 7.9 km/sv11.2 km/s 時，飛船將會脫離地球D當(dāng)飛船的速度大于 16.7 km/s 時，飛船將會飛出太陽系解析：當(dāng)飛船的速度滿足 7.9 km/sv11.2 km/s 時，由于飛船做圓周運動的向心力不足，因此，將繞地球做橢圓運動

9、第19頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日3-2(單選)當(dāng)人造衛(wèi)星進入軌道做勻速圓周運動后，下列敘述不正確的是()CA在任何軌道上運動時，地球球心都在衛(wèi)星的軌道平面內(nèi)B衛(wèi)星運行速度一定不超過 7.9 km/sC衛(wèi)星內(nèi)的物體仍受重力作用，并可用彈簧測力計直接測出所受重力的大小D衛(wèi)星運行時的向心加速度等于衛(wèi)星軌道所在處的重力加速度解析：在衛(wèi)星內(nèi)的物體處于完全失重狀態(tài)，不能使用彈簧測力計測重力的大小第20頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日考點4 地球同步衛(wèi)星1所謂地球同步衛(wèi)星，是指位于赤道平面內(nèi)相對于地面靜止的，以和地球自轉(zhuǎn)角速度相同的角速度繞地球運行的人造

10、地球衛(wèi)星，因為同步衛(wèi)星主要用于通信等方面，故同步衛(wèi)星又叫通信衛(wèi)星2同步衛(wèi)星具有以下特點： (1)周期一定：同步衛(wèi)星在赤道上空相對地球靜止，它繞地球的運動與地球自轉(zhuǎn)同步，它的運動周期就等于地球自轉(zhuǎn)的周期，即T_.24 h第21頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日(2)角速度一定：同步衛(wèi)星繞地球運行的角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度(3)軌道一定：只能位于地球赤道上空的某一特定高度，其高度可由周期求出(4)環(huán)繞速度大小一定：由于同步衛(wèi)星的軌道高度一定，所以所有同步衛(wèi)星繞地球運動的線速度的大小是一定的第22頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日小試身手4-1、(201

11、1年6月廣東學(xué)業(yè)水平考試)關(guān)于地球同步衛(wèi)星，下列說法正確的是( )A衛(wèi)星距地面的高度不確定 B衛(wèi)星的運行軌道在地球的赤道平面內(nèi)C衛(wèi)星的運行周期與地球的自轉(zhuǎn)周期相同D衛(wèi)星的運行角速度與地球的自轉(zhuǎn)角速度相同BCD第23頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日4-2 (單選)關(guān)于地球同步衛(wèi)星，下列說法不正確的是( )A它的周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同B它的周期、高度、角速度都是一定的C我們國家發(fā)射的同步通訊衛(wèi)星可以定點在北京上空D我國發(fā)射同步通訊衛(wèi)星必須定點在赤道上空解析：所有地球同步衛(wèi)星都定點在赤道上空，且都在同一軌道運動，運動的角速度、周期都相同，周期等于地球自轉(zhuǎn)周期答案：C點評：同步

12、衛(wèi)星定點在赤道上空，與地球自轉(zhuǎn)同步第24頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日考點5 經(jīng)典力學(xué)的適用范圍和局限性1在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是不隨運動狀態(tài)改變的，而狹義相對論認(rèn)為，物體的質(zhì)量隨著物體運動速度的增大而增大2宏觀物體與微觀粒子行為的差異：宏觀物體具有粒子性；而微觀粒子不僅具有粒子性，同時還具有波動性，又稱波粒二象性3經(jīng)典力學(xué)理論的適用范圍：弱相互作用下，低速運動的宏觀物體人類對自然界的認(rèn)識過程都是從膚淺到深刻，從片面到全面，一步步深入，一步步完善所以理論的完善也需要一個過程，經(jīng)典力學(xué)理論不可能窮盡一切真理，必有其局限性，現(xiàn)在可認(rèn)為經(jīng)典理論是狹義相對論和量子理論的特例

13、 第25頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日小試身手5-1、(2012年6月廣東學(xué)業(yè)水平考試)經(jīng)典力學(xué)規(guī)律有其局限性物體以下列哪個速度運動時，經(jīng)典力學(xué)規(guī)律不適用()A2.5105 m/s B2.5102 m/s C2.5103 m/s D2.5108 m/sD第26頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日5-2(單選)(2010年廣東學(xué)業(yè)水平考試)在經(jīng)典力學(xué)的建立過程中，牛頓和伽利略均作出了重要貢獻，下列說法正確的是()A伽利略總結(jié)出了慣性定律B牛頓提出了萬有引力定律C伽利略總結(jié)得出作用力和反作用力之間的關(guān)系D牛頓利用理想實驗推斷出勻速運動需要力來維持解析：

14、伽利略提出了理想斜面實驗，證明了勻速運動不需力來維持；而牛頓提出了萬有引力定律，選B.答案：B第27頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日經(jīng)典力學(xué)的成就【例 1】(單選，2011 年高州學(xué)業(yè)水平模擬)歷史上首先正確認(rèn)識力和運動的關(guān)系，推翻“力是維持物體運動的原因”的物理學(xué)家是()CA阿基米德C伽利略B牛頓D亞里士多德解析伽利略的“理想斜面”實驗證實了“力不是維持物體運動的原因”第28頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日經(jīng)典力學(xué)的適用范圍和局限性【例 2】(單選，2011 年廣東學(xué)業(yè)水平考試)經(jīng)典力學(xué)有一定的適用范圍和局限性，不適合用經(jīng)典力學(xué)描述的運動是()

15、A子彈的飛行DB飛船繞地球的運行C列車的運行D粒子接近光速的運動解析當(dāng)物體的運動速率接近光速或微觀領(lǐng)域中的結(jié)構(gòu)、能量問題等，經(jīng)典力學(xué)就不再適用第29頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日1(單選，2011 年廣東學(xué)業(yè)水平考試)首次測出萬有引力B常量的科學(xué)家是( ） A開普勒C愛因斯坦B卡文迪許D麥克斯韋第30頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日3(單選，2011 年廣東學(xué)業(yè)水平模擬)經(jīng)典力學(xué)的適用范圍()CA高速、微觀運動的物體C低速、宏觀運動的物體B高速、宏觀運動的物體D低速、微觀運動的物體第31頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日第

16、32頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日熱點1 行星的運動【例1】 (2013年江蘇學(xué)業(yè)水平測試)2012年12月，經(jīng)國際小行星命名委員會批準(zhǔn)，紫金山天文臺發(fā)現(xiàn)的一顆繞太陽運行的小行星被命名為“南大仙林星”如圖所示，軌道上a、b、c、d四個位置中，該行星受太陽引力最大的是 ()第33頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日解析：“南大仙林星” 繞太陽運行時，該行星受太陽引力可以由公式FG 比較出：a點與太陽間距最小，則a點受到太陽引力最大答案：AAa Bb Cc Dd 第34頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日變式訓(xùn)練1把太陽系各行星的運

17、動近似看作勻速圓周運動，比較各行星周期，則離太陽越遠(yuǎn)的行星()A周期越小 B周期越長C周期都一樣 D無法確定B第35頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日熱點2 萬有引力定律【例2】 (2012年1月廣東學(xué)業(yè)水平考試)一個物體在地球表面所受的萬有引力為F，則該物體在距離地面高度為地球半徑的2倍時，所受萬有引力為()A. B. C. D.第36頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日解析：物體在地球表面時，物體距地心的距離是地球半徑R，所受的萬有引力為F，該物體在距離地面高度為地球半徑的2倍時，此時物體距離地心的距離為3R，由萬有引力公式FG 可以求出此時的力應(yīng)

18、為F.答案：D第37頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日變式訓(xùn)練2(2012年江蘇學(xué)業(yè)水平測試)2012年2月25日，我國成功發(fā)射了第11顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，標(biāo)志著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)又邁出了堅實一步若衛(wèi)星質(zhì)量為m、離地球表面的高度為h，地球質(zhì)量為M、半徑為R，G為引力常量，則地球?qū)πl(wèi)星萬有引力的大小為()AG BG CG DGD第38頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日熱點3 人造衛(wèi)星【例3】 (2012年6月廣東學(xué)業(yè)水平考試)某人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，已知衛(wèi)星距離地面高度等于地球半徑，地球表面的重力加速度為g，則衛(wèi)星的向心加速度為()Ag Bg/2

19、 Cg/4 Dg/8解析：衛(wèi)星距離地面高度等于地球半徑時，衛(wèi)星離地心的間距為地球半徑的2倍，受到地球的萬有引力只有地表面處的1/4，則衛(wèi)星的向心加速度為g/4.答案：C第39頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日變式訓(xùn)練3(2012年江蘇學(xué)業(yè)水平測試)在地面上發(fā)射飛行器，如果發(fā)射速度大于7.9 km/s，而小于11.2 km/s，則它將()A圍繞地球做圓周運動 B圍繞地球做橢圓運動C掙脫地球的束縛繞太陽運動 D掙脫太陽的束縛飛離太陽系B第40頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日熱點4 衛(wèi)星中的超重與失重【例4】 (2012年1月廣東學(xué)業(yè)水平考試)某空間站繞

20、地球做勻速圓周運動，在空間站中不能正常使用的儀器是()A電子表 B天平 C電子溫度計 D電壓表解析：空間站繞地球做勻速圓周運動時，空間站中所有物體處于完全失重狀態(tài)，與重力有關(guān)的儀器不能使用，此時天平托盤中的物體對天平?jīng)]有壓力，天平測不出物體的質(zhì)量答案：B第41頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日變式訓(xùn)練4(2011年6月廣東學(xué)業(yè)水平考試)某空間站繞地球做勻速圓周運動如果在空間站中用天平測量物體的質(zhì)量，下列說法正確的是()A所測得的質(zhì)量比地球上的小 B所測得的質(zhì)量比地球上的大C無法測出物體的質(zhì)量 D所測得的質(zhì)量與地球上的相等C第42頁，共51頁，2022年，5月20日，1點2

21、9分，星期日第43頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日1發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的科學(xué)家是()（單選）A牛頓 B安培 C愛因斯坦 D庫侖 A2(2012年安徽學(xué)業(yè)水平考試)牛頓得出萬有引力定律100多年以后，英國物理學(xué)家卡文迪許在實驗室里測出了引力常量G的數(shù)值，在國際單位制中G的單位是()（單選）Akg2(Nm2) BNkg2/m2CNm2/kg2 DG是常量沒有單位C第44頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日3(2011年6月廣東學(xué)業(yè)水平考試)關(guān)于萬有引力定律及其應(yīng)用，下列說法正確的是()（單選）A兩物體間的萬有引力是一對平衡力B伽利略發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律C利用萬有引力定律可計算天體的質(zhì)量D兩物體間的萬有引力大小與物體間的距離成反比解析：兩物體間的萬有引力是一對作用力與反作用力，其大小與物體間的距離的平方成反比，利用萬有引力定律可計算天體的質(zhì)量答案：C第45頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日4第一次通過實驗比較準(zhǔn)確地測出萬有引力常量的科學(xué)家是 ()（單選）A德國科學(xué)家開普勒 B英國科學(xué)家牛頓 C意大利科學(xué)家伽利略 D英國科學(xué)家卡文迪許D第46頁，共51頁，2022年，5月20日，1點29分，星期日5對人造地球衛(wèi)星，可以判斷 ()（單選）A因為v ，所以環(huán)繞速度隨R增大