2020高中物理 第章 万有引力定律及其应用 第2节 万有引力定律的应用学案（含解析）粤教版2.docx

学必求其心得，业必贵于专精 学必求其心得，业必贵于专精 PAGE 9 - 学必求其心得，业必贵于专精 第二节　万有引力定律的应用 学 习 目 标 知 识 脉 络 1。会用万有引力定律计算天体的质量．(重点） 2．了解海王星和冥王星的发现方法． 3．会推导第一宇宙速度，知道三种宇宙速度的含义． 4．知道人造卫星的原理，能够确定人造卫星线速度、角速度、周期与半径的关系．(重点、难点) 一、计算天体的质量 1．利用月球计算地球质量 （1）思路：月球绕地球做匀速圆周运动的向心力是由它们之间的万有引力提供． （2）推导:月球绕地球做匀速圆周运动所需向心力F＝mω2r＝m（eq \f（2π,T）)2r. 地球对月球的万有引力充当向心力,则eq \f(GMm，r2）＝m（eq \f(2π,T))2r，则M＝eq \f(4π2r3，GT2). 2．一般方法 已知卫星绕行星（或行星绕中心天体)运动的周期和卫星与行星(或行星与中心天体）之间的距离，也可以算出行星（或中心天体）的质量． 二、发现未知天体 1．海王星的发现 英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维烈根据天王星的观测资料,利用万有引力定律计算出天王星外“新行星的轨道。1846年9月23日柏林天文台的望远镜对准他们笔下计算出来的位置，终于，一颗新的行星——海王星被发现了． 2．其他天体的发现 近100年来，人们在海王星的轨道之外又发现了冥王星等几个较大的天体． 三、人造卫星与宇宙速度 1．牛顿的设想 山顶上一门大炮若以足够大的速度水平射出一颗炮弹，它将围绕地球旋转而不再落回地面． 2．人造卫星的向心力 地球对卫星的万有引力提供卫星做匀速圆周运动的向心力． Geq \f（Mm，r2）＝meq \f(v2，r)＝mω2r＝meq \f(4π2,T2)r. 3．运行规律 v与轨道半径r：v＝ eq \r(\f（GM，r））. ω与轨道半径r：ω＝eq \r（\f（GM,r3)). T与轨道半径r:T＝2π eq \r(\f(r3,GM)）. a与轨道半径r：a＝eq \f（GM,r2). 离地球越远的卫星，线速度、角速度、加速度越小，周期越长，即越远越慢． 4．宇宙速度 （1)第一宇宙速度，又叫环绕速度,是指人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，其大小为7.9 km/s。 （2）第二宇宙速度,又叫脱离速度,是指物体克服地球引力的束缚，成为绕太阳运动的行星或飞到其他行星上去所必需的最小发射速度,其大小为11.2 km/s。 (3）第三宇宙速度，又叫逃逸速度，是指在地面上发射物体，使之最后脱离太阳引力的束缚飞到太阳系以外的宇宙空间所必需的最小速度，其大小为16。7 km/s。 1．思考判断（正确的打“√，错误的打“×”) （1）利用万有引力等于向心力，可以求出中心天体的质量，也能求出卫星的质量． （　　） (2）利用地球半径、表面重力加速度和万有引力常量能求出地球的质量． （　　) （3)知道行星的轨道半径及运行周期,可计算出中心天体的质量． （　　） （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． （　　） （7）7。9 km/s是人造地球卫星最大的环绕速度． （　　） （8)在地面上发射人造卫星的最小速度是7。9 km/s. (　　） (9)离地球越远的卫星,发射速度越大，而环绕速度也越大． （　　） 【提示】　(1)×　利用万有引力等于向心力，不能计算卫星质量． （2)√　（3）√　（4)√　（5）√ (6）×　海王星被称为“笔尖下发现的行星”． (7）√　（8）√ （9)×　离地球越远的卫星,环绕速度越小． 2．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 D　［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，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错误，D正确．] 3．据报道，最近在太阳系外发现了首颗“宜居”行星，其质量约为地球质量的6.4倍,一个在地球表面重量为600 N的人在这个行星表面的重量将变为960 N．由此可推知，该行星的半径与地球半径之比约为(　　) A．0。5　　 B．2