专题07 重力、重力加速度与天体的自转（知识精讲）-【新教材精创】2019-2020学年高一物理新教材知识讲学（人教必修第二册）

专题07 重力加速度与天体的自转 知识精讲 一 知识结构图 内容 考点 关注点 重力加速度与天体的自转 万有引力定律 万有引力与向心力 万有引力与重力 天体自转对重力的影响 重力加速度与天体的自转 重力加速度 二.学法指导 1通过研究不同情形下引力计算，能了解万有引力定律的内涵. 2. 通过对地面物体的运动分析，能将物体的运动抽象为匀速圆周运动模型。 3.通过对一些天象的分析，能用与万有引力相关的证据解释一些现象. 三.知识点贯通 知识点1 物理观念－－万有引力定律 (1)万有引力定律： 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质量乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比。 (2)表达式 (3)适用每件: Ａ．两个质点 Ｂ．质量分布均匀的球体 例题1．如图所示，有一个质量为M，半径为R，密度均匀的大球体。从中挖去一个半径为R／2的小球体，并在空腔中心放置一质量为m的质点，则大球体的剩余部分对该质点的万有引力大小为（已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零）( ) A． B．0 C． D． 知识点二 科学思维——万有引力与重力 (1)卫星的运行 在圆形轨道上运行的卫星，中心天体对卫星的万有引力全部提供卫星运行所需向心力，卫星所受万有引力等于重力，与中心天体的自转无关，只随离地高度变化。 、 (2)地面上物体 地面上静止物体所受万有引力一部分提供物体随中心天体自转所需向心力，另一部分为物体所受重力且与地面支持力相平衡。同一物体在地面不同纬度处所需向心力不同，重力也不同；不同中心天体上重力的大小还与中心天体的自转角速度变化。 在赤道上：、 在两极处：、 例题2：宇航员在某星球上为了探测其自转周期做了如下实验：在该星球两极点，用弹簧秤测得质量为M的砝码所受重力为F，在赤道测得该砝码所受重力为F'．他还发现探测器绕该星球表面做匀速圆周运动的周期为T．假设该星球可视为质量分布均匀的球体，则其自转周期为（　　） A． B． C． D． 例题３：假定太阳系一颗质量均匀、可看做球体的小行星自转原来可以忽略。现若该星球自转加快,角速度为ω时,该星球表面的“赤道”上物体对星球的压力减为原来的2/3.已知引力常量G,则该星球密度ρ为(   ) A. B. C. D. 知识点三 科学思维——重力加速度与星球自转 1.不考虑星球自转时 在地面附近： 在地面上h处高空： 在地面下h深处：、 2.考虑星球自转时 在赤道上： 在两极处： 例题４ .2016年8月欧洲南方天文台宣布：在离地球最近的恒星“比邻星”周围发现了一颗位于宜居带内的行星，并将其命名为“比邻星b”，这是一颗可能孕育生命的系外行星。据相关资料表明：“比邻星b”的质量约为地球的1.3倍，直径约为地球的2.2倍，绕“比邻星”公转周期约为11.2天，与“比邻星”的距离约为日地距离的5%，若不考虑星球的自转效应，则 A．“比邻星”的质量大于太阳质量 B．“比邻星”的质量小于太阳质量 C．“比邻星b”表面的重力加速度大于地球表面的 D．“比邻星b”表面的重力加速度小于地球表面的 例题5 .设地球是一质量分布均匀的球体，0为地心。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。在下列四幅图中，能大致描述z轴上各点的重力加速度g的分布情况的是 知识点四 科学探究——星体上的运动 1．一般来说，本章题目中所涉及星体上的物体运动，其目的是将物体在该鉴于上所受引力与物体的运动通过该星球表面的重力加速度联系起来 2．通常物体在星球表面的运动过程中可忽略重力加速度随高度的变化、可忽略星球的自转即忽略重力加速度随纬度的变化，可认为物体所在处的重力加速度不变 3．物体在星球表面的运动形式常见的有自由落体、平抛运动、竖直上抛运动、竖直平面内的变速圆周运动、斜面上的匀变速直线运动等，可通过运动学公式将运动学量与重力加速度相联系 例题6．一物体静置在平均密度为ρ、半径为R的星球表面上，以初速度v0竖直向上抛出一个物体，该物体上升的最大高是（已知引力常量为G） A． B． C． D． 五 易错点分析 易错一 不能正确区分轨道半径r与引力距离r 例题７.经长期观测，人们在宇宙中已经发现了“双星系统”．“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体。如图所示，两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动．现测得两颗星之间的距离为L，质量之比为m1：m2=2：3，下列说法中正确的是　　（　　　） A．m1、m2做圆周运动的线速度之比为