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轻/松/课/堂
第六章 万有引力与航天
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第4节
万有引力理论的成就
课/前/预/习·轻/松/搞/定
课/堂/效/果·题/组/检/测
课/后/巩/固·快/速/提/能
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学习目标
练法指导
1.了解万有引力定律在天文学上的重要应用。
2.理解“计算天体质量”的基本思路。
3.掌握运用万有引力定律和圆周运动知识分析天体运动问题的思路。
1.在练习中注意总结计算天体质量的求解方法,可由Geq \f(M,R2)=g求解,也可由Geq \f(Mm,r2)=eq \f(mv2,r)=mω2r=eq \f(4mπ2r,T2)求解。
2.分析天体运动问题实际上是分析万有引力提供向心力的圆周运动问题。
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课/前/预/习•轻/松/搞/定
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要点辨析
1.地球表面的物体,重力就是物体所受的万有引力( )
2.绕行星匀速转动的卫星,万有引力提供向心力( )
3.利用地球绕太阳转动,可求地球的质量( )
4.海王星、冥王星的发现表明了万有引力理论在太阳系内的正确性( )
5.科学家在观测双星系统时,同样可以用万有引力定律来分析( )
6.冥王星被称为“笔尖下发现的行星”( )
√
×
×
√
√
×
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预习自检
1.下列说法正确的是( )
A.海王星是人们直接应用万有引力定律计算出轨道而发现的
B.天王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的
C.海王星是人们经过长期的太空观测而发现的
D.天王星的运行轨道与由万有引力定律计算的轨道存在偏差,其原因是天王星受到轨道外的行星的引力作用,由此人们发现了海王星
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解析 由行星的发现历史可知,天王星并不是根据万有引力定律计算出轨道而发现的;海王星不是通过观测发现的,也不是直接由万有引力定律计算出轨道而发现的,而是人们发现天王星的实际轨道与理论轨道存在偏差,然后运用万有引力定律计算出“新”星的轨道,从而发现了海王星。由此可知,A、B、C三项错误,D项正确。
答案 D
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2.(多选)已知地球的质量为M,月球的质量为m,月球绕地球运行的轨道半径为r,周期为T,引力常量为G,则月球绕地球运转轨道处的重力加速度大小等于( )
A.eq \f(Gm,r2)
B.eq \f(GM,r2)
C.eq \f(4π2,T2)
D.eq \f(4π2,T2)r
解析 对月球,由牛顿第二定律得Geq \f(Mm,r2)=man=meq \f(4π2,T2)r,解得an=Geq \f(M,r2)=eq \f(4π2,T2)r,B、D两项正确。
答案 BD
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3.(多选)把太阳系各行星的运动近似看成匀速圆周运动,则离太阳越远的行星( )
A.周期越小
B.线速度越小
C.角速度越小
D.加速度越小
解析 行星绕太阳做匀速圆周运动,所需的向心力由太阳对行星的引力提供,由Geq \f(Mm,r2)=meq \f(v2,r)得v= eq \r(\f(GM,r)),可知r越大,线速度越小,B项正确;由Geq \f(Mm,r2)=mω2r得ω= eq \r(\f(GM,r3)),可知r越大,角速度越小,C项正确;又由T=eq \f(2π,ω)知,ω越小,周期T越大,A项错误;由Geq \f(Mm,r2)=ma得a=eq \f(GM,r2),可知r越大,a越小,D项正确。
答案 BCD
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4.(多选)在引力常量G已知的情况下,已知下列哪些数据,可以计算出地球质量( )
A.地球绕太阳运动的周期及地球离太阳的距离
B.人造地球卫星在地面附近绕行的速度和运行周期
C.月球绕地球运行的周期及地球半径
D.若不考虑地球自转,已知地球半径和地球表面的重力加速度
解析 已知地球绕太阳运动的情况只能求太阳的质量,A项错误;由Geq \f(Mm,R2)=meq \f(v2,R)和T=eq \f(2πR,v)得,M=eq \f(Tv3,2πG),B项正确;