高中物理 第六章 第2節(jié) 太陽與行星間的引力課時(shí)作業(yè) 新人教版必修2

第二節(jié)太陽與行星間的引力1．牛頓在物理學(xué)上的重大貢獻(xiàn)之一就是建立了關(guān)于運(yùn)動(dòng)的清晰的概念，他在前人對(duì)于慣性研究的基礎(chǔ)上，首先思考的問題是“物體怎樣才會(huì)不沿直線運(yùn)動(dòng)”，他的回答是：________________________________________________________.由此推出：使行星沿圓或橢圓運(yùn)動(dòng)，需要指向__________________的力，這個(gè)力應(yīng)該就是_____．于是，牛頓利用他的____________把行星的向心加速度與____________________聯(lián)系起來了．不僅如此，牛頓還認(rèn)為這種引力存在于________________．2．行星繞太陽做近似勻速圓周運(yùn)動(dòng)，需要的向心力是由____________________提供的，由向心力的公式結(jié)合開普勒第三定律得到向心力F＝____________.由此我們可以推得太陽對(duì)不同行星的引力，與行星的質(zhì)量m成______，與行星和太陽間距離的二次方成______，即F∝eq\f(m,r2).3．根據(jù)牛頓第三定律，可知太陽吸引行星的同時(shí)，行星也必然吸引太陽，行星對(duì)太陽的引力與太陽的質(zhì)量M成________，與行星和太陽間距離的二次方成________，即F′∝eq\f(M,r2).4．太陽與行星間引力的大小與太陽的質(zhì)量、行星的質(zhì)量成正比，與兩者距離的二次方成反比，即F＝________，式中G為比例系數(shù)，其大小與太陽和行星的質(zhì)量________，太陽與行星引力的方向沿二者的____________．5．下面關(guān)于行星對(duì)太陽的引力的說法中正確的是()A．行星對(duì)太陽的引力和太陽對(duì)行星的引力是同一性質(zhì)的力B．行星對(duì)太陽的引力與太陽的質(zhì)量成正比，與行星的質(zhì)量無關(guān)C．太陽對(duì)行星的引力大于行星對(duì)太陽的引力D．行星對(duì)太陽的引力大小與太陽的質(zhì)量成正比，與行星距太陽的距離成反比6．太陽對(duì)行星的引力F與行星對(duì)太陽的引力F′大小相等，其依據(jù)是()A．牛頓第一定律 B．牛頓第二定律C．牛頓第三定律 D．開普勒第三定律7．下面關(guān)于太陽對(duì)行星的引力的說法中正確的是()A．太陽對(duì)行星的引力等于行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力B．太陽對(duì)行星的引力大小與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽間的距離成反比C．太陽對(duì)行星的引力規(guī)律是由實(shí)驗(yàn)得出的D．太陽對(duì)行星的引力規(guī)律是由開普勒定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律和行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律推導(dǎo)出來的【概念規(guī)律練】知識(shí)點(diǎn)一太陽與行星間的引力1．隕石落向地球是因?yàn)?)A．隕石對(duì)地球的吸引力遠(yuǎn)小于地球?qū)﹄E石的吸引力，所以隕石才落向地球B．隕石對(duì)地球的吸引力和地球?qū)﹄E石的吸引力大小相等，但隕石的質(zhì)量小，加速度大，所以改變運(yùn)動(dòng)方向落向地球C．太陽不再吸引隕石，所以隕石落向地球D．隕石是在受到其他星球斥力作用下落向地球的2．關(guān)于太陽對(duì)行星的引力，下列說法中正確的是()A．太陽對(duì)行星的引力提供行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，因此有F引＝meq\f(v2,r)，由此可知，太陽對(duì)行星的引力F引與太陽到行星的距離r成反比B．太陽對(duì)行星的引力提供行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的向心力，因此有F引＝meq\f(v2,r)，由此可知，太陽對(duì)行星的引力F引與行星運(yùn)行速度的二次方成正比C．太陽對(duì)不同行星的引力，與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽間的距離的二次方成反比D．以上說法均不對(duì)3．關(guān)于太陽與行星間引力F＝eq\f(GMm,r2)，下列說法中正確的是()A．公式中的G是引力常量，是人為規(guī)定的B．這一規(guī)律可適用于任何兩物體間的引力C．太陽與行星間的引力是一對(duì)平衡力D．檢驗(yàn)這一規(guī)律是否適用于其他天體的方法是比較觀測(cè)結(jié)果與推理結(jié)果的吻合性知識(shí)點(diǎn)二太陽與行星間的引力與行星運(yùn)動(dòng)的關(guān)系4．關(guān)于行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的原因，下列說法中正確的是()A．由于行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故行星不受任何力的作用B．由于行星周圍存在旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)C．由于受到太陽的引力D．除了受到太陽的吸引力，還必須受到其他力的作用5．把行星的運(yùn)動(dòng)近似看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)以后，開普勒第三定律可寫為T2＝eq\f(r3,k)，m為行星質(zhì)量，則可推得()A．行星所受太陽的引力為F＝keq\f(m,r2)B．行星所受太陽的引力都相同C．行星所受太陽的引力為F＝keq\f(4π2m,r2)D．質(zhì)量越大的行星所受太陽的引力一定越大【方法技巧練】太陽與行星間的引力的求解方法6．一顆小行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑是地球公轉(zhuǎn)半徑的4倍，則這顆小行星的運(yùn)行速率是地球運(yùn)行速率的()A．4倍 B．2倍C．0.5倍 D．16倍7．已知木星質(zhì)量大約是地球質(zhì)量的320倍，木星繞日運(yùn)行軌道的半徑大約是地球繞日運(yùn)行軌道半徑的5.2倍，試求太陽對(duì)木星和對(duì)地球引力大小之比．1．行星之所以繞太陽運(yùn)行，是因?yàn)?)A．行星運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性作用B．太陽是宇宙的控制中心，所有星體都繞太陽旋轉(zhuǎn)C．太陽對(duì)行星有約束運(yùn)動(dòng)的引力作用D．行星對(duì)太陽有排斥力作用，所以不會(huì)落向太陽2．地球?qū)υ虑蚓哂邢喈?dāng)大的萬有引力，可它們沒有靠在一起，這是因?yàn)?)A．不僅地球?qū)υ虑蛴腥f有引力，而且月球?qū)Φ厍蛞灿腥f有引力，這兩個(gè)力大小相等，方向相反，互相抵消了B．不僅地球?qū)υ虑蛴腥f有引力，而且太陽系中的其他星球?qū)υ虑蛞灿腥f有引力，這些力的合力為零C．地球?qū)υ虑虻囊€不算大D．地球?qū)υ虑虻娜f有引力不斷改變?cè)虑虻倪\(yùn)動(dòng)方向，使得月球圍繞地球運(yùn)動(dòng)3．關(guān)于太陽與行星間的引力，下列說法中正確的是()A．由于地球比木星離太陽近，所以太陽對(duì)地球的引力一定比對(duì)木星的引力大B．行星繞太陽沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，在近日點(diǎn)所受引力大，在遠(yuǎn)日點(diǎn)所受引力小C．由F＝Geq\f(Mm,r2)可知，G＝eq\f(Fr2,Mm)，由此可見G與F和r2的乘積成正比，與M和m的乘積成反比D．行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的橢圓軌道可近似看作圓形軌道，其向心力來源于太陽對(duì)行星的引力4．下列說法正確的是()A．在探究太陽對(duì)行星的引力規(guī)律時(shí)，我們引用了公式eq\f(mv2,r)，這個(gè)關(guān)系式實(shí)際上是牛頓第二定律，是可以在實(shí)驗(yàn)室中得到驗(yàn)證的B．在探究太陽對(duì)行星的引力規(guī)律時(shí)，我們引用了公式v＝eq\f(2πr,T)，這個(gè)關(guān)系式實(shí)際上是勻速圓周運(yùn)動(dòng)的一個(gè)公式，它是由速度的定義式得來的C．在探究太陽對(duì)行星的引力規(guī)律時(shí)，我們引用了公式eq\f(r3,T2)＝k，這個(gè)關(guān)系式是開普勒第三定律，是可以在實(shí)驗(yàn)室中得到證明的D．在探究太陽對(duì)行星的引力規(guī)律時(shí)，使用的三個(gè)公式都是可以在實(shí)驗(yàn)室中得到證明的5．關(guān)于萬有引力，下列說法正確的是()A．萬有引力只有在天體與天體之間才能明顯表現(xiàn)出來B．一個(gè)蘋果由于其質(zhì)量很小，所以它受的萬有引力幾乎可以忽略C．地球?qū)θ嗽煨l(wèi)星的萬有引力遠(yuǎn)大于衛(wèi)星對(duì)地球的萬有引力D．地球表面的大氣層是因?yàn)槿f有引力的約束而存在于地球表面附近6．人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，衛(wèi)星所受萬有引力F與軌道半徑r的關(guān)系是()A．F與r成正比 B．F與r成反比C．F與r2成正比 D．F與r2成反比7．兩個(gè)行星的質(zhì)量分別為m1和m2，它們繞太陽運(yùn)行的軌道半徑分別是r1和r2，若它們只受太陽引力的作用，那么這兩個(gè)行星的向心加速度之比為()A．1 B.eq\f(m2r1,m1r2)C.eq\f(m1r2,m2r1) D.eq\f(r\o\al(2,2),r\o\al(2,1))題號(hào)1234567答案8.對(duì)太陽系的行星，由公式v＝eq\f(2πr,T)，F(xiàn)＝eq\f(4π2mr,T2)，eq\f(r3,T2)＝k可以得到F＝________，這個(gè)公式表明太陽對(duì)不同行星的引力，與________________成正比，與_________成反比．9．已知太陽光從太陽射到地球需要500s，地球繞太陽的公轉(zhuǎn)周期約為3.2×107s，地球的質(zhì)量約為6×1024第2節(jié)太陽與行星間的引力課前預(yù)習(xí)練1．以任何方式改變速度(包括改變速度的方向)都需要力圓心或橢圓焦點(diǎn)太陽對(duì)它的引力運(yùn)動(dòng)定律太陽對(duì)它的引力所有物體之間2．太陽對(duì)行星的引力4π2keq\f(m,r2)正比反比3．正比反比4．Geq\f(Mm,r2)無關(guān)連線方向5．A[行星對(duì)太陽的引力與太陽對(duì)行星的引力是作用力和反作用力的關(guān)系，兩者性質(zhì)相同、大小相等、反向，所以A正確，C錯(cuò)誤；行星與太陽間引力的大小與太陽的質(zhì)量、行星的質(zhì)量成正比，與兩者距離的二次方成反比，所以B、D錯(cuò)誤．]6．C[物體間力的作用是相互的，作用力和反作用力大小相等，方向相反，作用在同一條直線上，所以依據(jù)是牛頓第三定律．]7．AD[行星圍繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是太陽對(duì)行星的引力，它的大小與行星和太陽質(zhì)量的乘積成正比，與行星和太陽間距離的二次方成反比，所以A對(duì)，B錯(cuò)．太陽對(duì)行星的引力規(guī)律是由開普勒第三定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律和行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律推導(dǎo)出來的，所以C錯(cuò)，D對(duì)．]課堂探究練1．B2．C[由向心力表達(dá)式F＝mv2/r和v與T的關(guān)系式v＝2πr/T得F＝4π2mr/T2 ①根據(jù)開普勒第三定律r3/T2＝k變形得T2＝r3/k ②聯(lián)立①②有F＝4π2k·m/r2故太陽對(duì)不同行星的引力，與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽間距離的二次方成反比．]3．BD[G值是由物體間存在的萬有引力的性質(zhì)決定的，而不是人為規(guī)定的，故A錯(cuò)誤；萬有引力公式適用于任意兩物體間的引力作用，故B正確；太陽與行星之間的引力是一對(duì)作用力和反作用力，而不是一對(duì)平衡力，故C錯(cuò)誤；理論推理的結(jié)果是否正確，要看根據(jù)理論推出的結(jié)果是否與觀察的結(jié)果相吻合，故D正確．]4．C[行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的原因就是太陽對(duì)行星的吸引力提供了行星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力．]5．C[行星所受太陽的引力提供行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，由公式F＝eq\f(mv2,r)，又v＝eq\f(2πr,T)，結(jié)合T2＝eq\f(r3,k)可得F＝keq\f(4π2m,r2)，故C正確，A錯(cuò)誤；不同行星所受太陽的引力由太陽、行星的質(zhì)量和行星與太陽間的距離決定，故B、D錯(cuò)誤．]6．C[小行星、地球繞太陽運(yùn)行的向心力分別為F1、F2，對(duì)應(yīng)的速度分別為v1、v2，由向心力公式得，F(xiàn)1＝m1eq\f(v\o\al(2,1),r1)，由太陽與行星之間的相互作用規(guī)律可知，F(xiàn)1∝eq\f(m1,r\o\al(2,1))，由上述兩式可得，v1∝eq\r(\f(1,r1))，同理可得，v2∝eq\r(\f(1,r2))，故eq\f(v1,v2)＝eq\r(\f(r2,r1))，因r1＝4r2，故eq\f(v1,v2)＝eq\f(1,2)，故正確答案是C.]方法總結(jié)要明確小行星、地球繞太陽運(yùn)行的向心力的來源．在計(jì)算比值一類的問題時(shí)，可將所計(jì)算的物理量進(jìn)行化簡(jiǎn)至不同的對(duì)象間具有相同的物理量為止，這樣便于解題，請(qǐng)結(jié)合本題認(rèn)真體會(huì)．7．11.8∶1解析設(shè)地球質(zhì)量為m，則木星質(zhì)量為320m，設(shè)地球繞日運(yùn)行軌道半徑為r，則木星繞日運(yùn)行軌道半徑為5.2r太陽對(duì)地球的引力：F1＝eq\f(GMm,r2)太陽對(duì)木星的引力：F2＝eq\f(GM320m,5.2r2)因此引力大小之比為eq\f(F2,F1)＝eq\f(320,5.22)≈eq\f(11.8,1).課后鞏固練1．C[慣性應(yīng)使行星沿直線運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)．太陽不是宇宙的中心，并非所有星體都繞太陽運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)．行星繞太陽做曲線運(yùn)動(dòng)，軌跡向太陽方向彎曲，是因?yàn)樘枌?duì)行星有引力作用，C對(duì)．行星之所以沒有落向太陽，是因?yàn)橐μ峁┝讼蛐牧?，并非是?duì)太陽有排斥力，D錯(cuò)．]2．D[地球?qū)υ虑虻囊驮虑驅(qū)Φ厍虻囊κ窍嗷プ饔昧?，作用在兩個(gè)物體上不能相互抵消，A錯(cuò)．地球?qū)υ虑虻囊μ峁┝嗽虑蚶@地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，從而不斷改變?cè)虑虻倪\(yùn)動(dòng)方向，所以B、C錯(cuò)，D對(duì)．]3．BD4．AB[開普勒第三定律eq\f(R3,T2)＝k是無法在實(shí)驗(yàn)室中得到驗(yàn)證的．它是開普勒在研究天文學(xué)家第谷的行星觀測(cè)記錄資料發(fā)現(xiàn)的．]5．D[自然界中任何兩個(gè)物體間都有相同的引力作用，故A錯(cuò)；蘋果質(zhì)量雖小，但由于地球質(zhì)量很大，故引力不可忽略，B錯(cuò)；物體間的萬有引力是相互的，由牛頓第三定律知應(yīng)等大，故C錯(cuò)．D選項(xiàng)正確．]6．D[衛(wèi)星圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，向心力由萬有引力提供，此時(shí)衛(wèi)星與地球間的距離即為衛(wèi)星的軌道半徑，由太陽與行星間的引力F＝eq\f(GMm,r2)可知，D正確．]7．D[設(shè)行星m1、m2的向心力分別是F1、F2，由太陽、行星之間的作用規(guī)律可得：F1∝eq\f(m1,r\o\al(