高中物理人教版必修二 　万有引力与航天同步作业 Word版含解析

高中物理人教版必修二 　万有引力与航天同步作业 一、开普勒三定律 1.开普勒第一定律:所有的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　　　　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　　　　相等.? 3.开普勒第三定律:所有行星的轨道的　　　　的三次方跟　　　　的二次方的比值都相等.? 二、万有引力定律 1.内容:自然界中任何两个物体都互相吸引,引力的大小与物体的质量的乘积成　　　　,与它们之间距离的二次方成　　　　.? 2.公式:　　　　　　　　(其中引力常量G=6.67×10-11 N·m2/ kg2).? 3.适用条件:公式适用于质点之间以及均匀球体之间的相互作用,对均匀球体来说,r是两球心间的距离. 三、天体运动问题的分析 1.运动学分析:将天体或卫星的运动看成　　　　运动.? 2.动力学分析: (1)由万有引力提供　　　　,即F向=GMmr2=man=mv2r=mω2r=m2πT2r.? (2)在星球表面附近的物体所受的万有引力近似等于　　　　　　,即GMmr2=mg(g为星球表面的重力加速度).? 【辨别明理】 (1)牛顿利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量. (　　) (2)行星在椭圆轨道上运行速率是变化的,离太阳越远,运行速率越小. (　　) (3)近地卫星距离地球最近,环绕速度最小. (　　) (4)地球同步卫星根据需要可以定点在北京正上空. (　　) (5)极地卫星通过地球两极,且始终和地球某一经线平面重合. (　　) (6)发射火星探测器的速度必须大于11.2 km/s. (　　) 考点一　万有引力及其与重力的关系 例1 (多选)设宇宙中某一小行星自转较快,但仍可近似看作质量分布均匀的球体,半径为R.宇航员用弹簧测力计称量一个相对自己静止的小物体的重量,第一次在极点处,弹簧测力计的读数为F1 =F0;第二次在赤道处,弹簧测力计的读数为F2=F02.假设第三次在赤道平面内深度为R2的隧道底部,示数为F3;第四次在距星表高度为R处绕行星做匀速圆周运动的人造卫星中,示数为F4.已知均匀球壳对壳内物体的引力为零,则以下判断正确的是 (　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.F3=F04 B.F3=15F04 C. F4=0 D. F4=F04 ■ 题根分析 1.万有引力与重力的关系 地球对物体的万有引力F表现为两个效果:一是重力mg,二是提供物体随地球自转的向心力F向,如图12-1所示. 图12-1 (1)在赤道处:GMmR2=mg1+mω2R. (2)在两极处:GMmR2=mg2. (3)在一般位置:万有引力GMmR2等于重力mg与向心力F向的矢量和. 越靠近南、北两极,g值越大.由于物体随地球自转所需的向心力较小,常认为万有引力近似等于重力,即GMmR2=mg. 2.星体表面及上空的重力加速度(以地球为例) (1)在地球表面附近的重力加速度g(不考虑地球自转): mg=GMmR2,得g=GMR2. (2)在地球上空距离地心r=R+h处的重力加速度g': mg'=GMm(R+h)2,得g'=GM(R+h)2, 所以gg'=(R+h)2R2. ■ 变式网络 变式题1 (多选)火箭载着宇宙探测器飞向某行星,火箭内平台上还放有测试仪器,如图12-2所示.火箭从地面起飞时,以加速度g02竖直向上做匀加速直线运动(g0为地面附近的重力加速度),已知地球半径为R,升到某一高度时,测试仪器对平台的压力刚好是起飞时压力的1727,此时火箭离地面的高度为h,所在位置重力加速度为g,则 (　　) 图12-2 A.g=2g03 B.g=4g09 C.h=R D.h=R2 变式题2 假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体,一矿井深度为d.已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零,则矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为 (　　) A.1-dR B.1+dR C.R-dR2 D.RR-d2 变式题3 假设地球可视为质量均匀分布的球体.已知地球表面的重力加速度在两极的大小为g0,在赤道的大小为g,地球自转的周期为T,引力常量为G,则地球的密度为 (　　) A.3π(g0-g)GT2g0 B.3πg0GT2(g0-g) C.3πGT2 D.3πg0GT2g 考点二　天体质量及密度的计算 (1)利用卫( ... ...