高三物理复习资料第四讲万有引力

物理学科学案本学期第课时本单元第课时授课日期：课题：万有引力于航天主备人：审核人：学习目标：1、掌握万有引力定律及其应用．2了解人造地球卫星的运动3了解宇宙速度难点：万有引力定律的应用学习过程及内容一、知识梳理：阅读课本理解和完善下列知识要点1．万有引力定律：（1）内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的的乘积成正比，跟它们的成反比．（2）表达式：G为（1798年由英国物理学家利用装置测出）2211/1067.6kgmNG（3）适用条件：适用于2万有引力定律在天文学上的应用基本方法：（1）把天体（或人造卫星）的运动看成是匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供：G2Mmr=mrv2=mω2r=mr224T=m（2πf）2r（2）在地球表面附近，重力近似等于万有引力,即：G2RMm＝mg4．宇宙速度（1）第一宇宙速度：v=可理解成：是发射卫星进入轨道所必须具有的速度，也是卫星进入轨道正常运转的环绕速度，（2）第二宇宙速度：v=（3）第三宇宙速度：v=例1、质量为m的质点放在半径为R，质量为M且分布均匀的圆环的圆心，问：（1）质点受到的引力是多少？（2）若在圆环上截去一小段L，且LR，质点受到剩下部分圆环的引力是多少？例2．土星周围有许多大小不等的岩石颗粒，其绕土星的运动可视为圆周运动。其中有两个岩石颗粒A和B与土星中心距离分别位rA=8.0×104km和rB=1.2×105km。忽略所有岩石颗粒间的相互作用。（结果可用根式表示）（1）求岩石颗粒A和B的线速度之比。（2）求岩石颗粒A和B的周期之比。（3）土星探测器上有一物体，在地球上重为10N，推算出他在距土星中心3.2×105km处受到土星的引力为0.38N。已知地球半径为6.4×103km，请估算土星质量是地球质量的多少倍？例3．在天体运动中，将两颗彼此距离较近的恒星称为双星．它们围绕两球连线上的某一点作圆周运动．由于两星间的引力而使它们在运动中距离保持不变．已知两星质量分别为M1和M2，相距L，求它们的角速度．例4．某星球自转的周期为T，在它的两极处用弹簧秤称得某物重为W，在赤道上称得该物重为W′，求该星球的平均密度．例5、设月球绕地球运动的周期为27天，则地球的同步卫星到地球中心的距离r与月球到地球中心的距离R之比r/R为（）A、31B、91C、271D、811三、学习体会四、走向高考1、有两个大小一样，同种材料制成的半径为R均匀球体，紧靠在一起，它们之间的万有引力为F，若用上述材料制成两个半径为0.5R的均匀球体靠在一起，它们间万有引力为（）A、F/2B、F/4C、F/8D、F/162、下列说法中错误的是（）A、地球卫星受到地球的引力等于卫星绕地球作匀速圆周运动所需的向心力B、地面上物体随地球自转做匀速圆周运动所需的向心力等于物体的重力C、地面上物体随地球自转做匀速圆周运动所需的向心力是地球的引力和地面支持力的合力D、绕地球作圆周运动的人造飞船中的物体处于完全失重状态3、可以发射一颗这样的人造卫星，使其圆轨道（）A、与地球表面上某一纬度线（非赤道）是共面同心圆B、与地球表面上某一经度线所在的圆是共面同心圆C、与地球表面上的赤道线是共面同心圆，且卫星相对地球表面是静止的D、与地球表面上的赤道线是共面同心圆，但卫星相对地球表面是运动4、同步卫星离地心距离为r,运行速率为V1,加速度为a1,地球赤道上物体随地球自转的向心加速度为a2,第一宇宙速度为V2,地球半径为R,则()A.a1∶a2=r∶RB.a1∶a2=R2∶r2C.V1∶V2=R2∶r2D.V1∶V2=R∶r5、地球表面的平均重力加速度为g,地球半径为R,万有引力常量为G。可以用下式来估计地球的平均密度()A.RGg43B.GRg243C.RGgD.2RGg6、两颗人造卫星A.B绕地球作圆周运动,周期之比为T1:T2=1:8,则轨道半径之比和运动速率之比分别为()A.RA:RB=1:4,VA:VB=1:2B.RA:RB=1:4,VA:VB=2:1C.RA:RB=4:1,VA:VB=1:2D.RA:RB=4:1,VA:VB=2:17、假如一作圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍,仍作圆周运动,则()A．根据公式υ=ωr，可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍B．根据公式F=mr2可知卫星所需的向心力将减少到原来的21C．根据公式F=G2rMm可知地球提供的向心力将减少到原来的41D．根据上述B、C给出的公式，可知卫星运动的线速度将减少到原来的228、某人造卫星运动的轨道可近似看作是以地心为中心的圆，由于阻力作用，人造卫星到地心的距离从r1慢慢变到r2，用Ek1，Ek2分别表示卫星在这两个轨道上的动能，则（）Ar1r2,Ek1Ek2Br1r2,Ek1Ek2Cr1r2,Ek1Ek2Dr1r2,Ek1Ek2题号12345678答案9、在月球上以初速度V0自高h处于水平抛出的小球,射程可达X远,已知月球半径为R,如果在月球上发射一颗月球的卫星,它在月球表面附近环绕月球运行的周期是10、太阳质量为2.0×1030kg，距银河系中心2.4×1020m，太阳绕银河系中心运动的周期为7.9×1015s。假定太阳是沿圆形轨道运动，根据以上数据估算，银河系的质量约等于_______个太阳的质量。(引力恒量G=6.67×10-11N.m2/kg2,要求两位有效数字)11、在勇气号火星探测器着陆的最后阶段,着陆器降落到火星表面上,再经过多次弹跳才停下来.假如着陆器第一次落到火星表面弹起后,到达最高点时高度为h,速度方向是水平的,速度大小为v0,求它第二次落到火星表面速度的大小,计算时不计火星大气阻力.已知火星的一个卫星的圆轨道半径为r,周期为T,火星可视为半径为r0的均匀球体.12、2003年10月15日，我国成功发射了“神舟”五号载人宇宙飞船．火箭全长58．3m，起飞质量为479.8t，刚起飞时，火箭竖直升空，航天员杨利伟有较强的超重感，仪器显示他对座舱的最大压力达到他体重的5倍．飞船进入轨道后，21h内环绕地球飞行了14圈，将飞船运行的轨道简化为圆形．求⑴点火发射时，火箭的最大推力．（g取10m/s2）⑵飞船运行轨道与同步卫星的轨道半径之比．