高中物理破题致胜微方法（揭开天体运动中的秘密）1 万有引力定律的发现以及应用（答案不全）.doc

万有引力定律的发现以及应用万有引力定律的发现, 对以后物理学的发展和天文学的发展具有深远的影响, 它第一次揭示了自然界中一种基本相互作用的规律。本节主要讲解发现过程、公式推导以及应用等！一、课标定位1了解万有引力定律得出的思路和过程2理解万有引力定律的含义并掌握用万有引力定律计算引力的方法3知道引力常量g并了解g的测定.二、规律探索人们对行星运动规律的原因 的认识过程：对于行星运动的动力学原因的解释，人们也进行了长期的探索。科学家们面对实践中发现的问题，进行了大胆的猜想和假设。 a天体引力的假设1伽利略：一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致天体作圆周运动。2开普勒、吉尔伯特：行星是依靠从太阳发出的磁力运行的，这是早期的引力思想。3笛卡尔：“旋涡”假设，宇宙空间存在一种不可见流质“以太”，形成旋涡，带动行星运动。4牛顿: “月地”检验的思想实验, 推测地球对月球的引力与地球对物体的重力是同样性质的力。b平方反比假设1布里阿德（法）：首次提出了引力大小与距离平方成反比的假设2哈雷、胡克：利用向心力公式和开普勒定律按照圆轨道推出引力与太阳到行星之间的距离二次方成反比。3牛顿: 成功地运用了质点模型, 证明了如果太阳和行星之间的引力与距离的二次方成反比，则行星的轨道是椭圆。并且阐述了普遍意义上的万有引力定律。三、万有引力定律的推导及基本内容1. 定律的推导两次简化：行星运动的椭圆轨道简化成圆形轨道; 把天体看成质点.定律的推导：设行星的质量为m，与太阳的距离为r，运行的速度为v，周期为t。太阳对行星的引力f提供行星做匀速圆周运动的向心力 ：即f与行星的质量成正比，与行星到太阳的距离的平方成反比。根据牛顿第三定律，行星吸引太阳的引力与太阳吸引行星的力大小相等，那么这个引力也应与太阳的质量成正比。2基本内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引的。引力的大小跟这两个物体的质量乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比。3万有引力定律的适用条件（1）万有引力定律只适用于质点间引力大小的计算。（2）当两物体是质量均匀分布的球体时, 它们间的引力也可直接用公式计算。（3）当研究物体不能看成质点时，可以把物体假想成无数个质点，求出两个物体上每个质点与另一物体上所有质点的万有引力，然后求合力。4万有引力定律发现的意义（1）万有引力定律的发现, 是17世纪自然科学最伟大的成果之一. 把地面上物体运动的规律和天体的运动规律统一了起来.（2）万有引力定律的发现, 对以后物理学的发展和天文学的发展具有深远的影响, 它第一次揭示了自然界中一种基本相互作用的规律。（3）万有引力定律的发现, 解放了人们的思想，对科学文化的发展起到了积极的推动作用。5思维拓展“重力”就是“万有引力”吗？三、经典例题1例. 地球质量大约是月球质量的81倍，一个飞行器在地球与月球之间，当地球对它的引力和月球对它的引力大小相等时，这个飞行器距地心的距离与距月心的距离之比为多少？2趣味计算粗略的计算一下两个质量为50kg，相距0.5m的人之间的引力？四、练习题1（15江苏卷）【题号：3200001055】过去几千年来，人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内，行星“51 peg b”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕。“51 peg b”绕其中心恒星做匀速圆周运动，周期约为4天，轨道半径约为地球绕太阳运动半径为，该中心恒星与太阳的质量比约为a b1 c5 d102.（15北京卷）【题号：3200000982】假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，那么（ ）a地球公转周期大于火星的公转周期 b地球公转的线速度小于火星公转的线速度c地球公转的加速度小于火星公转的加速度 d地球公转的角速度大于火星公转的角速度3（15福建卷）【题号：3200001007】如图，若两颗人造卫星a和b均绕地球做匀速圆周运动，a、b到地心o的距离分别为r1、r2, 线速度大小分别为v1 、 v2。则 （ ） d4（15安徽卷）【题号：3200000940】由三颗星体构成的系统，忽略其它星体对它们的作用，存在着一种运动形式：三颗星体在相互之间的万有引力作用下，分别位于等边三角形的三个顶点上，绕某一共同的圆心o在三角形所在的平面内做相同角速度的圆周运动（图示为a、b、c三颗星体质量不相同时的一般情况）。若a星体质量为2m，b、c两星体的质量均为m，三角形的边长为a，求：（1）a星体所受合力大小fa；（2）b星体所受合力大小fb；（3）c星体的轨道半径rc；（4）三星体做圆周运动的周期t。5（15新课标2卷）【题号：3200000917】由于卫星的发射场不在赤道上，同步卫星发射后需要从转移轨道经过调整再进入地球同步轨道。当卫星在转移轨道上飞经赤道上空时，发动机点火，给卫星一附加速度，使卫星沿同步轨道运行。已知同步卫星的环绕速度约为3.1x103/s，某次发射卫星飞经赤道上空时的速度为1.55x103/s，此时卫星的高度与同步轨道的高度相同，转移轨道和同步轨道的夹角为30，如图所示，发动机给卫星的附加速度的方向和大小约为a. 西偏北方向，1.9x103m/s b. 东偏南方向，1.9x103m/sc. 西偏北方向，2.7x103m/s d. 东偏南方向，2.7x103m/s6假设宇宙中有一颗未命名的星体，其质量为地球的6.4倍，一个在地球表面重力为50 n的物体，经测定在该未知星体表面的重力为80 n，则未知星体与地球的半径之比为( )a0.5 b2c3.2 d47宇航员站在某一星球距离表面h高度处，以初速度v0沿水平方向抛出一个小球，经过时间t后小球落到星球表面，已知该星球的半径为r，引力常量为g，则该星球的质量为( )a bc d8(多选)“天宫二号”空间实验室是继“天宫一号”后中国自主研发的第二个空间实验室，将用于进一步验证空间交会对接技术及进行一系列空间试验，预计于2016年发射。若“天宫二号”进入轨道后在离地面高为370 km的轨道上围绕地球做匀速圆周运动，则下列说法中正确的是( )a由于“天宫二号”在太空中处于完全失重状态，所以不受重力作用b“天宫二号”围绕地球做匀速圆周运动的向心加速度要小于地球同步卫星的向心加速度c若再给出地球的半径和“天宫二号”围绕地球做匀速圆周运动的周期，就可以计算出地球的平均密度d若通过变轨将“天宫二号”调整到离地面高为600 km的轨道上绕地球做匀速圆周运动，则“天宫二号”的机械能将增加9我国“嫦娥一号”探月卫星发射后，先在“24小时轨道”上绕地球运行(即绕地球一圈需要24小时)；然后，经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”；最后奔向月球。如果按圆形轨道计算，并忽略卫星质量的变化，则在每次变轨完成后与变轨前相比( )a卫星动能增大，引力势能减小b卫星动能增大，引力势能增大c卫星动能减小，引力势能减小d卫星动能减小，引力势能增大102014年8月11日，天空出现了“超级月亮”，这是月球运动到了近地点的缘故。然后月球离开近地点向着远地点而去，“超级月亮”也与我们渐行渐远。在月球从近地点到达远地点的过程中，下面说法正确的是() 图8a月球运动速度越来越大b月球的向心加速度越来越大c地球对月球的万有引力做正功d虽然离地球越来越远，但月球的机械能不变五、练习题答案1答案略。2答案略。3答案略。4答案略。5答案略。6答案：选b解析：由80 n，50 n可得：4，故2，b正确。7答案：选a解析：设该星球表面的重力加速度g，小球在星球表面做平抛运动，hgt2。设该星球的质量为m，在星球表面有：mg。由以上两式得，该星球的质量为m，a正确。8答案：选cd 9答案：选d解析：“嫦娥一号”变轨过程中，质量变化可忽略不计，由v 可知，轨道越高，