2012年高中物理学业水平测试课件专题十万有引力定律及天体运动

(共27张PPT)
主题 内容 要求
万有引力定律 万有引力定律及其应用
环绕速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度 Ⅱ
Ⅰ
一、天体运动
1．历史上关于天体运动的两种争论：“地心说”、哥白尼的“日心说”
2．开普勒运动定律
(1)开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上．
(2)开普勒第二定律：对于每一个行星而言，太阳和行星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：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等(即 ＝k，k取决于中心天体的质量)
二、万有引力定律
1．内容：自然界中任何两个有质量的物体都相互吸引，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．
2．表达式：
3．引力常数：G＝6.67×10－11 N·m2/kg2(由英国科学家卡文迪许测出)
4．适用范围：质点间万有引力的计算(两个质量分布均匀的球体间的万有引力的计算是比较常见的，这时要注意r是两个球体的球心间的距离)
(3)人造地球同步卫星：相对于地球静止的卫星(通信卫星)
说明：①人造地球同步卫星绕地球的运行方向与地球自转方向相同，周期与地球自转周期相同．即T＝24h
②人造地球同步卫星的位置一定是在赤道的上空，即卫星轨道平面和赤道平面重合．
③卫星的轨道半径一定(高度距地面3.6万公里)
④所有的地球同步卫星都有相等的周期、轨道半径、向心加速度、角速度和环绕速度等；但质量可以不同．
(单选Ⅰ)(2010年江苏学业水平测试)牛顿发现的万有引力定律是科学史上最伟大的定律之一，在天体运动中起着决定性作用．万有引力定律告诉我们，两物体间的万有引力(　　)
A．与它们间的距离成正比
B．与它们间的距离成反比
C．与它们间距离的二次方成正比
D．与它们间距离的二次方成反比
(单选Ⅰ)(2010年广东学业水平测试)若使空间探测器挣脱太阳引力的束缚，其发射速度至少要达到(　　)
A．环绕速度　　　　　　B．第一宇宙速度
C．第二宇宙速度 D．第三宇宙速度
解析：当发射速度达到第三宇宙速度时，物体能脱离太阳的引力范围，飞到太阳系以外的空间．
答案：D
点评：理解三个宇宙速度的意义．
(多选)由下列哪一组物理量可以计算地球的质量(　　)
A．月球的轨道半径和月球的公转周期
B．月球的半径和月球的自转周期
C．卫星的质量和卫星的周期
D．卫星离地面高度、卫星的周期和地球的半径
解析：只要知道天体的一颗卫星或行星的周期和轨道半径，就可以计算中心天体的质量，正确答案是A、D.
答案：AD
(单选Ⅱ)宇宙飞船在半径为R1的轨道上运行，变轨后的半径为R2，R1>R2.宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，则变轨后宇宙飞船的(　　)
A．线速度变小 B．角速度变小
C．周期变大 D．向心加速度变大
点评：解此类问题的关键是把人造卫星的运动近似看成匀速圆周运动来处理，并且其向心力的来源是人造卫星受到的万有引力．对于人造地球卫星运动的线速度、角速度和周期与轨道半径的关系的结论应该熟悉．
(单选Ⅰ)关于地球同步卫星，下列说法不正确的是(　　 )
A．它的周期与地球自转周期相同
B．它的周期、高度、角速度都是一定的
C．我们国家发射的同步通讯卫星可以定点在北京上空
D．我国发射同步通讯卫星必须定点在赤道上空
解析：所有地球同步卫星都定点在赤道上空，且都在同一轨道运动，运动的角速度、周期都相同，周期等于地球自转周期．
答案：C
点评：同步卫星定点在赤道上空，与地球自转同步．
1．(单选Ⅰ)(2010年贵阳会考)我国2005年发射的“神舟六号”载人飞船，与“神舟五号”飞船相比，它在更高的轨道上绕地球做匀速圆周运动，如图所示，下列说法中正确的是(　　)
A．“神舟六号”的速度较小
B．“神舟六号”的速度与 “神舟五号”的相同
C．“神舟六号”的周期更短
D．“神舟六号”的周期与“神舟五号”的相同
2．(单选Ⅰ)(2010年广东学业水平考试)在经典力学的建立过程中，牛顿和伽利略均作出了重要贡献，下列说法正确的是(　　)
A．伽利略总结出了惯性定律
B．牛顿提出了万有引力定律
C．伽利略总结得出作用力和反作用力之间的关系
D．牛顿利用理想实验推断出匀速运动需要力来维持
解析：伽利略提出了理想斜面实验，证明了匀速运动不需力来维持；而牛顿提出了万有引力定律，选B.
答案：B
3．(单选Ⅰ)(2010年广东学业水平考试)绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，其向心力来源于(　　)
A．卫星自带的动力
B．卫星的惯性
C．地球对卫星的引力
D．卫星对地球的引力
解析：绕地球作匀速圆周运动的卫星，万有引力提供了向心力，故选C.
答案：C
4．(单选Ⅱ)(2010年广东学业水平考试)卡文迪许利用扭秤实验测量的物理量是(　　)
A．地球的半径
B．太阳的质量
C．地球到太阳的距离
D．万有引力常数
解析：卡文迪许利用扭秤实验测出了万有引力常量，选D.
答案：D
5．(单选Ⅰ)(2010年江苏学业水平测试)物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫“第一宇宙速度”，其大小为(　 　)
A．7.9 km/s　　　　　B．11.2 km/s
C．16.7 km/s D．24.4 km/s
A
二、单项选择题(Ⅱ)(11－16)
11．把太阳系各行星的运动近似看作匀速圆周运动，比较各行星周期，则离太阳越远的行星(　　)
A．周期越小 B．周期越长
C．周期都一样 D．无法确定
三、多项选择题(17－20)
17．人造地球卫星A和B，它们的质量之比为mA∶mB＝1∶2，它们的轨道半径之比为2∶1，则下面的结论中正确的是(　　)