高一物理必修二天体运动公式应用教案及练习有答案)

高一物理必修二天体运动公式应用教案及练习有答案)

天体运动公式应用

【知识点整理】

一.开普勒运动定律（轨道、面积、比值）

二.万有引力定律

(1)内容：宇宙间的一切物体都是互相吸引的，两个物体间的引力大小，跟它们的质量的乘积成正比，跟它们的距离 的平方成反比。

mm

(2)公式：F＝G122,其中G 6.67 10 11N m2/kg2，（称为为有引力恒量，由卡文特许扭称实验测出）。

r

(3)适用条件：,r是两球心间的距离． 说明:

(1)对万有引力定律公式中各量的意义一定要准确理解，尤其是距离r的取值，一定要搞清它是两质点之间的距离. 质量分布均匀的球体间的相互作用力，用万有引力公式计算，式中的r是两个球体球心间的距离．

(2)不能将公式中r作纯数学处理而违背物理事实，如认为r→0时，引力F→∞，这是错误的，因为当物体间的

Gm1m2

距离r→0时，物体不可以视为质点，所以公式F＝2就不能直接应用计算．

r

(3)物体间的万有引力是一对作用力和反作用力，总是大小相等、方向相反的，遵循牛顿第三定律，因此谈不上质量大的物体对质量小的物体的引力大于质量小的物体对质量大的物体的引力，更谈不上相互作用的一对物体间的引力是一对平衡力．

注意：万有引力定律把地面上的运动与天体运动统一起来，是自然界中最普遍的规律之一，式中引力恒量G的物理意义是：G在数值上等于质量均为1千克的两个质点相距1米时相互作用的万有引力．

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【例题分析】

1．下列说法符合史实的是 （ C ） A．牛顿发现了行星的运动规律 B．开普勒发现了万有引力定律 C．卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量 D．牛顿发现了海王星和冥王星

R3

2．关于开普勒行星运动的公式2＝k，以下理解正确的是

T

（ AD ）

A．k是一个与行星无关的常量

B．若地球绕太阳运转轨道的半长轴为R地，周期为T地；月球绕地球运转轨道的长半轴

为R月，周期为T月，则

R地T地

3

2

R月T月

3

2

C．T表示行星运动的自转周期 D．T表示行星运动的公转周期

3.下列关于万有引力定律说法正确的是( ABD )

A.万有引力定律是牛顿发现的 B.万有引力定律适用于质点间的相互作用 C.F G

m1m2

中的G是一个比例常数，没有单位 D.两个质量分布均匀的球体, r是两球心间的距离 r2

4.如图6-2-1所示，两球的半径远小于R，而球质量均匀分布，质量为m1、m2，则两球间的万有引力大小为（ D ）

A．Gm1m2 B.G

m1m222R1R2C.G

m1m2

R1 R22

D.G

m1m2

R1 R2 R

图6-2-1

2

5.引力常量很小，说明了（ C ）

A.万有引力很小 B.万有引力很大

C.很难观察到日常接触的物体间有万有引力，是因为它们的质量很小 D.只有当物体的质量大到一定程度时，物体之间才有万有引力 6.下列关于万有引力定律的适用范围说法正确的是（ D ）

A.只适用于天体，不适用于地面物体 B.只适用于质点，不适用于实际物体 C.只适用于球形物体，不适用与其他形状的物体 D.适用于自然界中任意两个物体之间 7.如果认为行星围绕太阳做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（ D ）

A.行星同时受到太阳的万有引力和向心力

B.行星受到太阳的万有引力，行星运动不需要向心力 C.行星受到太阳的万有引力与它运动的向心力不等

D.行星受到太阳的万有引力，万有引力提供行星圆周运动的向心力

8.苹果落向地球,而不是地球向上运动碰到苹果,产生这个现象的原因是( )

A.由于地球对苹果有引力，而苹果对地球没有引力造成的

B.由于苹果质量小，对地球的引力小，而地球质量大，对苹果的引力大造成的 C.苹果与地球间的相互引力是相等的，由于地球质量极大，不可能产生明显加速度 D.以上说法都不对

9.要使两物体间万有引力减小到原来的1/4,可采取的方法是( ABC )

A使两物体的质量各减少一半,距离保持不变 B使两物体间距离变为原来的2倍,质量不变

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C使其中一个物体质量减为原来的1/4,距离不变D使两物体质量及它们之间的距离都减为原来的1/4

三．万有引力定律的应用

1、解决天体(卫星)运动问题的两种基本思路:

一、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，即

Mmv24 2r2G2 ma向 m m r m2 rrT

Mm

mg从而得出GM gR2 (黄金代换) 2R

二、是地球对物体的万有引力近似等于物体的重力，即G 2、卫星的绕行角速度、周期与高度的关系: （1）由G

mM

r h

mM

2

v2 m，得

v h↑，v↓

r h2

（2）由G

r h

mM

2

=mω（r+h），得ω=

GM

r h3

，∴当h↑，ω↓

4 24 2 r h 3

m2 r h ，得T= （3）由G ∴当h↑，T↑ 2GMTr h

【例题分析】

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1、海王星的公转周期约为5.19×10s，地球的公转周期为3.16×10s，则海王星与太阳的平均距离约 …… 此处隐藏：3829字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……