2024-2025學(xué)年新教材高中物理第七章萬有引力與宇宙航行章末復(fù)習(xí)學(xué)案新人教版必修2

PAGE1-章末復(fù)習(xí)學(xué)習(xí)目標(biāo)(1)了解人類探求宇宙奧妙的歷程,知道開普勒行星運(yùn)動定律。(2)明確地球表面物體的萬有引力兩個(gè)分力的大小關(guān)系,計(jì)算地球質(zhì)量;并會用萬有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量。(3)明確人造衛(wèi)星的有關(guān)學(xué)問,正確理解人造衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動時(shí),各物理量之間的關(guān)系。(4)了解萬有引力定律在天文學(xué)上有重要應(yīng)用。自主預(yù)習(xí)一、基礎(chǔ)學(xué)問梳理1.開普勒行星運(yùn)動定律:

。

2.萬有引力定律內(nèi)容:,

表達(dá)式。

3.萬有引力定律的成就(1)計(jì)算天體表面的重力加速度。

(2)計(jì)算天體的質(zhì)量。

(3)發(fā)覺未知天體:如的發(fā)覺。

4.宇宙航行(1)了解三個(gè)宇宙速度,并會推導(dǎo)第一宇宙速度。

(2)地球衛(wèi)星的v、ω、T、a與r的關(guān)系。。

課堂探究滿天星斗循環(huán)往復(fù)、東起西落,是什么力氣使日月星辰有著這樣的運(yùn)動規(guī)律?我們這節(jié)課接著領(lǐng)會萬有引力的魅力。[例題展示]【例題1】某物體在地球表面,受到地球的萬有引力為F。若此物體受到的引力減小為,則其距離地心的距離應(yīng)為(R為地球半徑)()A.R B.2R C.4R D.8R【變式訓(xùn)練1】如圖所示,一個(gè)質(zhì)量勻稱分布的半徑為R的球體對球外質(zhì)點(diǎn)P的萬有引力為F。假如在球體中心挖去半徑為r的一部分球體,且r=,則原球體剩余部分對質(zhì)點(diǎn)P的萬有引力為 ()A.F B.F C.F D.F【例題2】“科學(xué)真是迷人。”假如我們能測出月球表面的加速度g、月球的半徑R和月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的周期T,就能依據(jù)萬有引力定律“稱量”月球的質(zhì)量了。已知引力常數(shù)G,用M表示月球的質(zhì)量。關(guān)于月球質(zhì)量,下列說法正確的是()A.M= B.M= C.M= D.M=【變式訓(xùn)練2】近年來,人類放射了多枚火星探測器,對火星進(jìn)行科學(xué)探究,為將來人類登上火星、開發(fā)和利用火星資源奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。假如火星探測器環(huán)繞火星做“近地”勻速圓周運(yùn)動,并測得該探測器運(yùn)動的周期為T,則火星的平均密度ρ的表達(dá)式為(k是一個(gè)常數(shù))()A.ρ= B.ρ=kT C.ρ=kT2 D.ρ=【例題3】2024年9月15日,天宮二號空間試驗(yàn)室放射勝利。之后,北京航天飛行限制中心勝利進(jìn)行了兩次軌道限制,將天宮二號調(diào)整至距地球表面393km的圓形軌道,其周期約為1.5h。關(guān)于天宮二號在此軌道上運(yùn)行的狀況,下列說法錯誤的是()A.其線速度小于地球第一宇宙速度B.其角速度大于地球自轉(zhuǎn)角速度C.其向心加速度小于地球表面的重力加速度D.其高度大于地球同步衛(wèi)星的高度【變式訓(xùn)練3】(多選)探月工程中,“嫦娥三號”探測器的放射可以簡化如下:“嫦娥三號”由地面放射后,進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道,經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)變軌進(jìn)入距離月球表面100千米圓形軌道1,在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)“嫦娥三號”將在M點(diǎn)著陸月球表面,正確的是()A.“嫦娥三號”在軌道1上的速度比月球的第一宇宙速度小B.“嫦娥三號”在地月轉(zhuǎn)移軌道上經(jīng)過P點(diǎn)的速度比在軌道1上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)大C.“嫦娥三號”在軌道1上運(yùn)動周期比在軌道2上小D.“嫦娥三號”在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度小于在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度[課堂練習(xí)]1.一飛船圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動,其離地面的高度為H,若已知地球表面重力加速度為g,地球半徑R。則飛船所在處的重力加速度大小()A. B. C. D.2.米歇爾·麥耶和迪迪?！た迤澮?yàn)榘l(fā)覺了第一顆太陽系外行星——飛馬座51b而獲得2024年諾貝爾物理學(xué)獎。飛馬座51b與恒星相距為L,構(gòu)成雙星系統(tǒng)(如圖所示),它們繞共同的圓心O做勻速圓周運(yùn)動。設(shè)它們的質(zhì)量分別為m1、m2且(m1<m2),已知引力常量為G。則下列說法正確的是()A.飛馬座51b與恒星運(yùn)動具有相同的線速度B.飛馬座51b與恒星運(yùn)動所受到的向心力之比為m1∶m2C.飛馬座51b與恒星運(yùn)動軌道的半徑之比為m2∶m1D.飛馬座51b與恒星運(yùn)動周期之比為m1∶m23.(多選)火星探測項(xiàng)目是我國繼載人航天工程、嫦娥工程之后又一個(gè)重大的太空探究項(xiàng)目,如圖所示,探測器被放射到圍繞太陽的橢圓軌道上,A為近日點(diǎn),遠(yuǎn)日點(diǎn)B在火星軌道旁邊,探測器擇機(jī)變軌繞火星運(yùn)動,則火星探測器 ()A.放射速度介于第一、其次宇宙速度之間B.在橢圓軌道上運(yùn)行周期大于火星公轉(zhuǎn)周期C.從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的過程中動能漸漸減小D.在B點(diǎn)受到的太陽引力小于在A點(diǎn)受到的太陽引力4.(多選)兩個(gè)行星各有一個(gè)衛(wèi)星繞其表面運(yùn)行,已知兩個(gè)衛(wèi)星的周期之比為1∶2,兩行星半徑之比為2∶1,則下列選項(xiàng)正確的是()A.兩行星密度之比為4∶1B.兩行星質(zhì)量之比為32∶1C.兩行星表面處重力加速度之比為16∶1D.兩衛(wèi)星的速率之比為∶15.如圖,宇宙飛船A在低軌道上飛行,為了給更高軌道的宇宙空間站B輸送物質(zhì),須要與B對接,它可以采納噴氣的方法變更速度,從而達(dá)到變更軌道的目的,則以下說法正確的是()A.它應(yīng)沿運(yùn)行速度方向噴氣,與B對接后周期比低軌道小B.它應(yīng)沿運(yùn)行速度的反方向噴氣,與B對接后周期比低軌道大C.它應(yīng)沿運(yùn)行速度方向噴氣,與B對接后周期比低軌道大D.它應(yīng)沿運(yùn)行速度的反方向噴氣,與B對接后周期比低軌道小核心素養(yǎng)專練1.開普勒的行星運(yùn)動規(guī)律也適用于其他天體或人造衛(wèi)星的運(yùn)動,某人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動,其軌道半徑為月球繞地球軌道半徑的,則此衛(wèi)星運(yùn)行的周期大約是 ()A.1~4天 B.4~8天 C.8~16天 D.16~20天2.設(shè)同步衛(wèi)星離地心的距離為r,運(yùn)行速率為v1,加速度為a1;地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2,第一宇宙速度為v2,地球的半徑為R,則下列比值正確的是 ()A.= B.=C.= D.=3.(多選)三顆人造地球衛(wèi)星A、B、C繞地球做勻速圓周運(yùn)動,如圖所示,已知MA=MB<MC,則對于三個(gè)衛(wèi)星,正確的是()A.運(yùn)行線速度關(guān)系為vA>vB=vCB.運(yùn)行周期關(guān)系為TA<TB=TCC.向心力大小關(guān)系為FA=FB<FCD.半徑與周期關(guān)系為==4.雙星運(yùn)動是產(chǎn)生引力波的來源之一,假設(shè)宇宙中有一雙星系統(tǒng)由a、b兩顆星體組成,這兩顆星體繞它們連線的某一點(diǎn)在萬有引力作用下做勻速圓周運(yùn)動,測得兩星體的軌道半徑之和為l1,軌道半徑之差為l2,a星體軌道半徑大于b星體軌道半徑,a星體的質(zhì)量為m1,引力常量為G,則b星體的周期為()A. B.C. D.5.如圖所示,A是地球的同步衛(wèi)星。另一衛(wèi)星B的圓形軌道位于赤道平面內(nèi),離地面高度為h。已知地球半徑為R,地球自轉(zhuǎn)角速度為ω0,地球表面的重力加速度為g,O為地球中心。(1)求衛(wèi)星B的運(yùn)行周期。(2)假如衛(wèi)星B繞行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同,某時(shí)刻A、B兩衛(wèi)星相距最近(O、B、A在同始終線上),則至少經(jīng)過多長時(shí)間,他們再一次相距最近?參考答案自主復(fù)習(xí)1.(1)開普勒第肯定律:全部行星繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓,太陽處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上(2)開普勒其次定律:對隨意一個(gè)行星來說,它與太陽的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等(3)開普勒第三定律:全部行星軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等2.自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引,引力的方向在它們的連線上,引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比、與它們之間距離r的二次方成反比。F=3.(1)=mgg=(2)=mr=mg(3)冥王星4.(1)=v=(2)a=v=ω=T=課堂探究【例題1】解析:依據(jù)萬有引力定律表達(dá)式得:F=G,其中r為物體到地球中心的距離。某物體在地球表面,受到地球的萬有引力為F,此時(shí)r=R,若此物體受到的引力減小為,依據(jù)F=G得出此時(shí)物體到地球中心的距離r'=2R。故選B。答案:B【變式訓(xùn)練1】答案:C【例題2】解析:月球表面物體的重力等于萬有引力,有=mg,解得:M=,故A正確,B錯誤;由于周期是月球繞地球旋轉(zhuǎn)的周期,所以不能計(jì)算月球的質(zhì)量,故C、D錯誤。答案:A【變式訓(xùn)練2】答案:D【例題3】解析:第一宇宙速度是繞地球做圓周運(yùn)動的最大環(huán)繞速度,天宮二號的線速度小于第一宇宙速度,故A正確;依據(jù)ω=知,天宮二號的軌道半徑小于同步衛(wèi)星的軌道半徑,則天宮二號的角速度大于同步衛(wèi)星的角速度,由于同步衛(wèi)星的角速度與地球自轉(zhuǎn)的角速度相等,則天宮二號的角速度大于地球自轉(zhuǎn)的角速度,故B正確;依據(jù)a=知,軌道半徑越大,加速度越小,衛(wèi)星在貼近地球表面做圓周運(yùn)動的加速度