2022年高中物理-第六章-万有引力与航天-新人教版必修2 .pdf

1 第六章万有引力与航天知识梳理：一. 行星的运动1、日心说和地心说2、开普勒行星运动定律：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。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。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。即kTa23二. 太阳与行星间的引力1、行星绕太阳做匀速圆周运动向心力的来源是由于行星受到太阳的引力。2、影响太阳与行星间引力的因素：太阳和行星的质量、太阳和行星的距离。三. 万有引力定律1、万有引力定律的内容和适用条件内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体的质量1m和2m的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比，即221rmmGF2、用万有引力定律计算引力对于可以看做质点的物体，距离r是两个质点之间的距离；如果是地球、月球等质量分布均匀的球体，这个距离是球心间的距离。引力常量：2211/1067.6kgmNG，由英国物理学家卡文迪许测得。四. 万有引力理论的成就1、用万有引力定律计算天体质量卫星或行星绕行星或恒星所需向心力由它们间的万有引力来提供，如果已知卫星或行星绕行星或恒星运动的周期和它们之间的距离，就可以算出行星或恒星的质量。由2224TmrrMmG得2324GTrM2 2、万有引力理论的重大成就：发现未知天体。五. 宇宙航行1、第一宇宙速度：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度。由22rMmGrmv得skmsmrGMv/9. 7/1040.61098.51067.662411图必 214 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 5 页2 2、第二宇宙速度：当物体的速度等于或大于11.2km/s 时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。我们把11.2km/s 叫做第二宇宙速度。3、第三宇宙速度：当物体的速度等于或大于16.7km/s 时，它就会挣脱太阳的束缚，飞到太阳系外，这个速度叫做第三宇宙速度。六经典力学的局限性经典力学的局限性和适用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界。例题解析：例题：如图必215 为宇宙中有一个恒星系的示意图，A为该星系的一颗行星，它绕中央恒星O运行轨道近似为圆，天文学家观测得到A行星运动的轨道半径为R0，周期为T01中央恒星O的质量是多大？2长期观测发现，A 行星实际运动的轨道与圆轨道总存在一些偏离，且周期性也每隔t0时间发生一次最大的偏离，天文学家认为形成这种现象的原因可能是A行星外侧还存在一颗未知的行星B假设其运行轨道与A在同一平面内，且与A的绕行方面相同 ，它对A行星的万有引力引起A轨道的偏离。根据上述现象及假设， 你能对未知行星B的运动得到哪些定量的预测。解析：1设恒星的质量为M，行星的质量为m，由于行星绕恒星作圆周运动的向心力由它们之间的万有引力提供，即2020204TmRRGMm可知202024GTRM2由于行星B运行半径大于行星A，可知TBT0，当A、B两颗行星最近时，偏离最大，则1000BTtTt0000TttTTB由开普勒定律203023TRTRBB得032000)(RTttRB检测卷：一选择题每题只有一个正确答案1. 以下说法中符合开普勒对行星绕太阳运动的描述是( ) A.所有的行星绕太阳作匀速圆周运动B.行星绕太阳运动的轨迹是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上C.行星从近日点向远日点运动时，速率逐渐增大D.离太阳越远的行星，公转周期越短2关于公式R3 T2=k, 以下说法中正确的选项是A.公式只适用于围绕太阳运行的行星B.不同恒星的行星或卫星，k 值均相等C.围绕同一星球运行的行星或卫星，k 值相等D.k 值由行星运行的半径和周期决定32005 年 7 月 4 日 13 时 52 分，美国宇航局 “深度撞击” 号探测器释放的撞击器“击中”目标“坦普尔一号”彗星。假设“坦普尔一号”彗星绕太阳运行的轨道是一个椭圆，其运行周期为5.74 年，则以下关于 “坦普尔一号” 彗星的说法中正确的选项是A绕太阳运动的角速度不变B近日点处线速度小于远日点处线速度C近日点处加速度小于远日点处加速度图必 215 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 5 页3 D其椭圆轨道半长轴的三次方与周期的平方之比是一个与太阳质量有关的常数4对于万有引力定律的表述式221rmmGF，下面说法中正确的选项是A当两个物体相互接触时，万有引力趋于无穷大B不能看作质点的两物体间不存在相互作用力Cm1与m2受到的引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力D公式中 G为引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的5. 人造卫星在轨道上绕地球做圆周运动，它所受的向心力F 跟轨道半径r 的关系是 A由公式F=m v可知 F 和 r 无关B由公式F=m 2r 可知 F 和 r 成正比C由公式F=rvm2可知 F和 r 成反比D由公式F=2rMmG可知 F 和 r2成反比6两颗做匀速圆周运动的人造地球卫星，它们的角速度和周期分别为1、2和T1、T2如果它们的轨道半径之比r1r2=12，则以下式子正确的选项是A. 12221 B. 12=21 C. T1：T2221 D. T1：T2=127关于同步地球卫星，以下说法中正确的选项是( ) A. 所有的地球同步卫星的向心力相等B. 同步卫星的周期与地球自转周期相等C. 同步卫星可以在赤道上空不同轨道上运行D. 同步卫星的速率都是一个确定值，都大于7.9kms 8在太阳的活动期，地球大气受太阳风的影响而扩张，这样使一些在大气层外绕地球飞行的太空垃圾被大气包围开始下落太空垃圾下落的原因是A大气的扩张使垃圾受到的万有引力增大而导致的B太空垃圾在大气层外不受到地球引力作用，进入大气层后受到地球引力作用C太空垃圾在大气阻力的作用下机械能减小，运行半径减小D太空垃圾上外表受到的大气压力大于下外表受到的大气压力，所以是大气的力量将它推向地面9如图必2 16 所示， a、b、c 是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星， a、c 质量相同， 且大于 b 的质量， 则Ab 所需向心力最小Bb、c 周期相等，且小于a 的周期Cb、c 向心加速度相等，且大于a 向心加速度Db、c 的线速度相等，且大于a 的线速度10. 第一次通过实验比较准确地测出万有引力恒量的科学家是( ) A.胡克B.牛顿C.开普勒D.卡文迪许11. “神舟五号”、“神舟六号”的发射成功，标志着我国成为世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家。可以预见， 随着航天员在轨道舱内停留时间的增加，体育锻炼成为必图必 216 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 5 页4 要，以下器材适宜航天员在轨道舱中进行锻炼的是A哑铃 B单杠 C弹簧拉力器 D跑步器12人造卫星在绕地球运行时, 太阳能电池板偶然断裂, 则电池板将A.继续和卫星一起沿轨道运行B.做平抛运动，落向地球C.做离心运动，远离地球D.做自由落体运动，落向地球13已知地球半径为R，地球外表的重力加速度为g，假设高空中某处的重力加速度为21g，则该处距地球外表的高度为 AR B 2RC2 R D 21R二填空题14. 19 世纪末和20 世纪初，物理研究深入到微观世界，发现了电子、质孒和中子等微观粒子，而且发现它们不仅具有粒子性同时还具有波动性，它们的运动规律在很多情况下不能用经典力学来说明。经典力学只适用于低速运动，不适用于高速运动，只适用于宏观世界，不适用微观世界。15我国在2004 年 10 月 19 日成功发射了第7 颗气象卫星“风云”二号C星，这颗卫星运行在赤道上方， 且相对地面静止， 该卫星的运动速度小于 7 9 km s( 填“大于”、“等于”或“小于” ) ，运行周期为 24 h16地球质量大约是月球质量的81 倍，一飞行器在地球和月球之间，当地球对它的引力和月球对它的引力相等时，这飞行器距地心距离与距月心距离之比为 9： 1 。17两颗行星的质量分别为m1和m2，绕太阳运行的轨道半径分别为r1和r2，假设它们只受太阳的引力作用，那么这两颗行星的线速度之比为12rr，角速度之比为3132rr。三计算题18某同学用下述方法来计算第一宇宙速度：R.vkm/ s.km/ sT3223 14 6 4 100 4652436001这一结果与正确值相差很大，这是由于他在近似处理中错误地假设A卫星的轨道是圆B卫星的周期等于地球的自转周期C卫星的轨道半径等于地球的半径D卫星的向心力等于它在地面上时所受的引力2请列出正确的方程，并计算出结果。已知2/10smg，kmR3104.61B 2sm/100 .83精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 5 页5 19如图必217 为某恒星系示意图，A 为行星，它绕中央恒星O运行轨道近似为圆，现观测得到行星A 运动的轨道半径为R0，周期为 T0, 则中央恒星O的质量是多大？203024GTR20. 继神秘的火星之后，土星也成了全世界关注的焦点！经过近 7 年 35.2 亿公里穿行后， 美欧航天局合作研究的“卡西尼” 号土星探测器于美国东部时间2004 年 6 月 30 日北京时间7 月 1 日抵达预定轨道，开始对土星及其卫星作详尽的探测！假设“卡西尼”号探测器在半径为R的土星上空离土星外表高h的圆形轨道上绕土星飞行，环绕n周飞行时间为t，试求土星的质量。2322)(4GthRn图必 217 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 5 页