2024-2025學年新教材高中物理第七章萬有引力與宇宙航行章末復習學案新人教版必修2

PAGE1-章末復習學習目標(1)了解人類探求宇宙奧妙的歷程,知道開普勒行星運動定律。(2)明確地球表面物體的萬有引力兩個分力的大小關系,計算地球質(zhì)量;并會用萬有引力定律計算天體的質(zhì)量。(3)明確人造衛(wèi)星的有關學問,正確理解人造衛(wèi)星做勻速圓周運動時,各物理量之間的關系。(4)了解萬有引力定律在天文學上有重要應用。自主預習一、基礎學問梳理1.開普勒行星運動定律:

。

2.萬有引力定律內(nèi)容:,

表達式。

3.萬有引力定律的成就(1)計算天體表面的重力加速度。

(2)計算天體的質(zhì)量。

(3)發(fā)覺未知天體:如的發(fā)覺。

4.宇宙航行(1)了解三個宇宙速度,并會推導第一宇宙速度。

(2)地球衛(wèi)星的v、ω、T、a與r的關系。。

課堂探究滿天星斗循環(huán)往復、東起西落,是什么力氣使日月星辰有著這樣的運動規(guī)律?我們這節(jié)課接著領會萬有引力的魅力。[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為(R為地球半徑)()A.R B.2R C.4R D.8R【變式訓練1】如圖所示,一個質(zhì)量勻稱分布的半徑為R的球體對球外質(zhì)點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P的萬有引力為 ()A.F B.F C.F D.F【例題2】“科學真是迷人?！奔偃缥覀兡軠y出月球表面的加速度g、月球的半徑R和月球繞地球運轉(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=【變式訓練2】近年來,人類放射了多枚火星探測器,對火星進行科學探究,為將來人類登上火星、開發(fā)和利用火星資源奠定了堅實的基礎。假如火星探測器環(huán)繞火星做“近地”勻速圓周運動,并測得該探測器運動的周期為T,則火星的平均密度ρ的表達式為(k是一個常數(shù))()A.ρ= B.ρ=kT C.ρ=kT2 D.ρ=【例題3】2024年9月15日,天宮二號空間試驗室放射勝利。之后,北京航天飛行限制中心勝利進行了兩次軌道限制,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。關于天宮二號在此軌道上運行的狀況,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,進入地月轉(zhuǎn)移軌道,經(jīng)過P點時變軌進入距離月球表面100千米圓形軌道1,在軌道1上經(jīng)過Q點時“嫦娥三號”將在M點著陸月球表面,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點的速度比在軌道1上經(jīng)過P點時大C.“嫦娥三號”在軌道1上運動周期比在軌道2上小D.“嫦娥三號”在軌道1上經(jīng)過Q點時的加速度小于在軌道2上經(jīng)過Q點時的加速度[課堂練習]1.一飛船圍繞地球做勻速圓周運動,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迤澮驗榘l(fā)覺了第一顆太陽系外行星——飛馬座51b而獲得2024年諾貝爾物理學獎。飛馬座51b與恒星相距為L,構成雙星系統(tǒng)(如圖所示),它們繞共同的圓心O做勻速圓周運動。設它們的質(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與恒星運動具有相同的線速度B.飛馬座51b與恒星運動所受到的向心力之比為m1∶m2C.飛馬座51b與恒星運動軌道的半徑之比為m2∶m1D.飛馬座51b與恒星運動周期之比為m1∶m23.(多選)火星探測項目是我國繼載人航天工程、嫦娥工程之后又一個重大的太空探究項目,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,遠日點B在火星軌道旁邊,探測器擇機變軌繞火星運動,則火星探測器 ()A.放射速度介于第一、其次宇宙速度之間B.在橢圓軌道上運行周期大于火星公轉(zhuǎn)周期C.從A點運動到B點的過程中動能漸漸減小D.在B點受到的太陽引力小于在A點受到的太陽引力4.(多選)兩個行星各有一個衛(wèi)星繞其表面運行,已知兩個衛(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,從而達到變更軌道的目的,則以下說法正確的是()A.它應沿運行速度方向噴氣,與B對接后周期比低軌道小B.它應沿運行速度的反方向噴氣,與B對接后周期比低軌道大C.它應沿運行速度方向噴氣,與B對接后周期比低軌道大D.它應沿運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.開普勒的行星運動規(guī)律也適用于其他天體或人造衛(wèi)星的運動,某人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動,其軌道半徑為月球繞地球軌道半徑的,則此衛(wèi)星運行的周期大約是 ()A.1~4天 B.4~8天 C.8~16天 D.16~20天2.設同步衛(wèi)星離地心的距離為r,運行速率為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動,如圖所示,已知MA=MB<MC,則對于三個衛(wèi)星,正確的是()A.運行線速度關系為vA>vB=vCB.運行周期關系為TA<TB=TCC.向心力大小關系為FA=FB<FCD.半徑與周期關系為==4.雙星運動是產(chǎn)生引力波的來源之一,假設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在萬有引力作用下做勻速圓周運動,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)過多長時間,他們再一次相距最近?參考答案自主復習1.(1)開普勒第肯定律:全部行星繞太陽運動的軌道都是橢圓,太陽處在橢圓的一個焦點上(2)開普勒其次定律:對隨意一個行星來說,它與太陽的連線在相等的時間內(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r=R,若此物體受到的引力減小為,依據(jù)F=G得出此時物體到地球中心的距離r'=2R。故選B。答案:B【變式訓練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,所以不能計算月球的質(zhì)量,故C、D錯誤。答案:A【變式訓練2】答案:D【例題3】解析:第一宇宙速度是繞地球做圓周運動的最大環(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動的加速度