2024-2025学年新教材高中物理第七章万有引力与宇宙航行章末复习学案新人教版必修2

PAGE1-章末复习学习目标(1)了解人类探求宇宙奥妙的历程,知道开普勒行星运动定律。(2)明确地球表面物体的万有引力两个分力的大小关系,计算地球质量;并会用万有引力定律计算天体的质量。(3)明确人造卫星的有关学问,正确理解人造卫星做匀速圆周运动时,各物理量之间的关系。(4)了解万有引力定律在天文学上有重要应用。自主预习一、基础学问梳理1.开普勒行星运动定律:

。

2.万有引力定律内容:,

表达式。

3.万有引力定律的成就(1)计算天体表面的重力加速度。

(2)计算天体的质量。

(3)发觉未知天体:如的发觉。

4.宇宙航行(1)了解三个宇宙速度,并会推导第一宇宙速度。

(2)地球卫星的v、ω、T、a与r的关系。。

课堂探究满天星斗循环往复、东起西落,是什么力气使日月星辰有着这样的运动规律?我们这节课接着领会万有引力的魅力。[例题展示]【例题1】某物体在地球表面,受到地球的万有引力为F。若此物体受到的引力减小为,则其距离地心的距离应为(R为地球半径)()A.R B.2R C.4R D.8R【变式训练1】如图所示,一个质量匀称分布的半径为R的球体对球外质点P的万有引力为F。假如在球体中心挖去半径为r的一部分球体,且r=,则原球体剩余部分对质点P的万有引力为 ()A.F B.F C.F D.F【例题2】“科学真是迷人。”假如我们能测出月球表面的加速度g、月球的半径R和月球绕地球运转的周期T,就能依据万有引力定律“称量”月球的质量了。已知引力常数G,用M表示月球的质量。关于月球质量,下列说法正确的是()A.M= B.M= C.M= D.M=【变式训练2】近年来,人类放射了多枚火星探测器,对火星进行科学探究,为将来人类登上火星、开发和利用火星资源奠定了坚实的基础。假如火星探测器环绕火星做“近地”匀速圆周运动,并测得该探测器运动的周期为T,则火星的平均密度ρ的表达式为(k是一个常数)()A.ρ= B.ρ=kT C.ρ=kT2 D.ρ=【例题3】2024年9月15日,天宫二号空间试验室放射胜利。之后,北京航天飞行限制中心胜利进行了两次轨道限制,将天宫二号调整至距地球表面393km的圆形轨道,其周期约为1.5h。关于天宫二号在此轨道上运行的状况,下列说法错误的是()A.其线速度小于地球第一宇宙速度B.其角速度大于地球自转角速度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卫星的高度【变式训练3】(多选)探月工程中,“嫦娥三号”探测器的放射可以简化如下:“嫦娥三号”由地面放射后,进入地月转移轨道,经过P点时变轨进入距离月球表面100千米圆形轨道1,在轨道1上经过Q点时“嫦娥三号”将在M点着陆月球表面,正确的是()A.“嫦娥三号”在轨道1上的速度比月球的第一宇宙速度小B.“嫦娥三号”在地月转移轨道上经过P点的速度比在轨道1上经过P点时大C.“嫦娥三号”在轨道1上运动周期比在轨道2上小D.“嫦娥三号”在轨道1上经过Q点时的加速度小于在轨道2上经过Q点时的加速度[课堂练习]1.一飞船围绕地球做匀速圆周运动,其离地面的高度为H,若已知地球表面重力加速度为g,地球半径R。则飞船所在处的重力加速度大小()A. B. C. D.2.米歇尔·麦耶和迪迪埃·奎洛兹因为发觉了第一颗太阳系外行星——飞马座51b而获得2024年诺贝尔物理学奖。飞马座51b与恒星相距为L,构成双星系统(如图所示),它们绕共同的圆心O做匀速圆周运动。设它们的质量分别为m1、m2且(m1<m2),已知引力常量为G。则下列说法正确的是()A.飞马座51b与恒星运动具有相同的线速度B.飞马座51b与恒星运动所受到的向心力之比为m1∶m2C.飞马座51b与恒星运动轨道的半径之比为m2∶m1D.飞马座51b与恒星运动周期之比为m1∶m23.(多选)火星探测项目是我国继载人航天工程、嫦娥工程之后又一个重大的太空探究项目,如图所示,探测器被放射到围绕太阳的椭圆轨道上,A为近日点,远日点B在火星轨道旁边,探测器择机变轨绕火星运动,则火星探测器 ()A.放射速度介于第一、其次宇宙速度之间B.在椭圆轨道上运行周期大于火星公转周期C.从A点运动到B点的过程中动能渐渐减小D.在B点受到的太阳引力小于在A点受到的太阳引力4.(多选)两个行星各有一个卫星绕其表面运行,已知两个卫星的周期之比为1∶2,两行星半径之比为2∶1,则下列选项正确的是()A.两行星密度之比为4∶1B.两行星质量之比为32∶1C.两行星表面处重力加速度之比为16∶1D.两卫星的速率之比为∶15.如图,宇宙飞船A在低轨道上飞行,为了给更高轨道的宇宙空间站B输送物质,须要与B对接,它可以采纳喷气的方法变更速度,从而达到变更轨道的目的,则以下说法正确的是()A.它应沿运行速度方向喷气,与B对接后周期比低轨道小B.它应沿运行速度的反方向喷气,与B对接后周期比低轨道大C.它应沿运行速度方向喷气,与B对接后周期比低轨道大D.它应沿运行速度的反方向喷气,与B对接后周期比低轨道小核心素养专练1.开普勒的行星运动规律也适用于其他天体或人造卫星的运动,某人造卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为月球绕地球轨道半径的,则此卫星运行的周期大约是 ()A.1~4天 B.4~8天 C.8~16天 D.16~20天2.设同步卫星离地心的距离为r,运行速率为v1,加速度为a1;地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2,第一宇宙速度为v2,地球的半径为R,则下列比值正确的是 ()A.= B.=C.= D.=3.(多选)三颗人造地球卫星A、B、C绕地球做匀速圆周运动,如图所示,已知MA=MB<MC,则对于三个卫星,正确的是()A.运行线速度关系为vA>vB=vCB.运行周期关系为TA<TB=TCC.向心力大小关系为FA=FB<FCD.半径与周期关系为==4.双星运动是产生引力波的来源之一,假设宇宙中有一双星系统由a、b两颗星体组成,这两颗星体绕它们连线的某一点在万有引力作用下做匀速圆周运动,测得两星体的轨道半径之和为l1,轨道半径之差为l2,a星体轨道半径大于b星体轨道半径,a星体的质量为m1,引力常量为G,则b星体的周期为()A. B.C. D.5.如图所示,A是地球的同步卫星。另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内,离地面高度为h。已知地球半径为R,地球自转角速度为ω0,地球表面的重力加速度为g,O为地球中心。(1)求卫星B的运行周期。(2)假如卫星B绕行方向与地球自转方向相同,某时刻A、B两卫星相距最近(O、B、A在同始终线上),则至少经过多长时间,他们再一次相距最近?参考答案自主复习1.(1)开普勒第肯定律:全部行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上(2)开普勒其次定律:对随意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等(3)开普勒第三定律:全部行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等2.自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的方向在它们的连线上,引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比、与它们之间距离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=课堂探究【例题1】解析:依据万有引力定律表达式得:F=G,其中r为物体到地球中心的距离。某物体在地球表面,受到地球的万有引力为F,此时r=R,若此物体受到的引力减小为,依据F=G得出此时物体到地球中心的距离r'=2R。故选B。答案:B【变式训练1】答案:C【例题2】解析:月球表面物体的重力等于万有引力,有=mg,解得:M=,故A正确,B错误;由于周期是月球绕地球旋转的周期,所以不能计算月球的质量,故C、D错误。答案:A【变式训练2】答案:D【例题3】解析:第一宇宙速度是绕地球做圆周运动的最大环绕速度,天宫二号的线速度小于第一宇宙速度,故A正确;依据ω=知,天宫二号的轨道半径小于同步卫星的轨道半径,则天宫二号的角速度大于同步卫星的角速度,由于同步卫星的角速度与地球自转的角速度相等,则天宫二号的角速度大于地球自转的角速度,故B正确;依据a=知,轨道半径越大,加速度越小,卫星在贴近地球表面做圆周运动的加速度