高中物理 总结归纳精品教案 新人教版必修

1、2015年高中物理 总结归纳精品教案 新人教版必修2知识梳理 托勒密：地心说人类对行 哥白尼：日心说星运动规 开普勒 第一定律（轨道定律）行星 第二定律（面积定律）律的认识 第三定律（周期定律） 运动定律 万有引力定律的发现 万有引力定律的内容 万有引力定律 FG 引力常数的测定 万有引力定律 称量地球质量M 万有引力 的理论成就 M 与航天 计算天体质量 rR,M= M= 人造地球卫星 M= 宇宙航行 G= m mr ma 第一宇宙速度7.9km/s 三个宇宙速度 第二宇宙速度11.2km/s 地三宇宙速度16.7km/s 宇宙航行的成就 经典力学适用于宏观物体，低速运动情景发散本章要点发散

2、（一） 计算重力加速度1 在地球表面附近的重力加速度，在忽略地球自转的情况下，可用万有引力定律来计算。G=G=6.67*=9.8(m/)=9.8N/kg即在地球表面附近，物体的重力加速度g9.8m/。这一结果表明，在重力作用下，物体加速度大小与物体质量无关。2 即算地球上空距地面h处的重力加速度g。有万有引力定律可得：g又g，gg3 计算任意天体表面的重力加速度g。有万有引力定律得：g（M为星球质量，R卫星球的半径），又g，。（二） 体运行的基本公式在宇宙空间，行星和卫星运行所需的向心力，均来自于中心天体的万有引力。因此万有引力即为行星或卫星作圆周运动的向心力。因此可的以下几个基本公式。1 向

3、心力的六个基本公式，设中心天体的质量为M，行星（或卫星）的圆轨道半径为r，则向心力可以表示为：Gmam=mr=mr=mr=mv。2 六个比例关系。利用上述计算关系，可以导出与r相应的比例关系。 向心力：G，F； 向心加速度：a=G, a;线速度：v，v;角速度：，；频率：f=, f；周期：T2，T。3 v与的关系。在r一定时，v=r,v;在r变化时，如卫星绕一螺旋轨道远离或靠近中心天体时，r不断变化，v、也随之变化。根据，v和，这时v与为非线性关系，而不是正比关系。（三） 一个重要物理常量的意义根据万有引力定律和牛顿第二定律可得：Gmr.这实际上是开普勒第三定律。它表明是一个与行星无关的物理量

4、，它仅仅取决于中心天体的质量。在实际做题时，它具有重要的物理意义和广泛的应用。它同样适用于人造卫星的运动，在处理人造卫星问题时，只要围绕同一星球运转的卫星，均可使用该公式。（四） 估算中心天体的质量和密度1 中心天体的质量，根据万有引力定律和向心力表达式可得：Gmr，M2 中心天体的密度方法一：中心天体的密度表达式，V（R为中心天体的半径），根据前面M的表达式可得：。当rR即行星或卫星沿中心天体表面运行时，。此时表面只要用一个计时工具，测出行星或卫星绕中心天体表面附近运行一周的时间，周期T，就可简捷的估算出中心天体的平均密度。方法二：由g=,M=进行估算，综合演练1 哈雷彗星绕太阳运行的轨道是

5、比较变得椭圆，下面说法中正确的是（）A 彗星在近日点的速率大于在原日电的速率B 彗星在近日点的向心加速度大于在远日电的向心加速度C 若彗星的周期为75周年，则它的半长轴是地球公转半径的75倍D 彗星在近日点的角速度大于在原日点的角速度2 下列关于行星运动的说法中正确的是（）A 所有行星都是绕太阳作匀速圆周运动B 所有行星都是绕太阳作椭圆运动，而不是匀速圆周运动C 离太阳越近的行星，其公转周期越小D离太阳越远的行星，其公转周期越小3 人造地球卫星环绕地球作匀速圆周运动时，以下叙述正确的是（）A 卫星的速度一定大于或等于第一宇宙速度B 在卫星中用弹簧秤栓一个物体，读数为零C 在卫星中，一个天平的两

6、个盘上，分别放上质量不同的两个物体，天平不偏转D 在卫星中一切物体的质量都为零4 如图所示，卫星A、B、C在相隔不远的不同轨道上，以地球为中心作匀速圆周运动，且运动方向相同。若在某时刻恰好在同一直线上，则当卫星B经过一个周期时，下列关于三个卫星的位置说法中正确的是（）地球 A 三个卫星的位置仍在一条直线上B 卫星A位置超前于B，卫星C位置滞后于BC 卫星A位置滞后于B，卫星C位置超前于BD 由于缺少条件，无法比较它们的位置5 2001年10月22日，欧洲航天局由卫星观测发现银河系中心存在一个超大型黑洞。命名为MCG63015，又与黑洞的强大引力，周围物质大量调入黑洞。假定银河系中心仅此一个黑洞

7、，已知太阳系绕银河系中心匀速运转，下列哪一组数据可估算该黑洞的质量（G数值已知）A 地球绕太阳公转的周期和速度B 太阳的质量和运行速度C 太阳质量和太阳到MCG63015的距离D太阳运行速度和太阳到MCG63015的距离6 在地球（看作质量均匀分布的球体）上空有许多同步卫星，下面的说法中正确的是（）A 它们的质量可能不同B 它们的速度可能不同C 它们的向心加速度可能不同D 它们离地心的距离可能不同7 可以发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道符合下列要求，其中正确的是（） 与地球表面上某一纬度线（非赤道）是共面同心圆 与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆 与地球表面工商的赤道线是共面同

8、心圆，且卫星相对地球表面是静止的 与地球表面工商的赤道线是共面同心圆，但卫星相对地球表面势运动的A B C D 8 某个行星质量是地球质量的一半，半径也是地球半径的一半，则一个物体在此行星上的重力是地球上重力的（）A 0.25倍 B 0.5倍 C 4倍 D 2倍9 下列说法符合事实的是（）A 牛顿发现了行星的运动规律B 卡文迪需第一次在实验室测出了万有引力常量C 第谷首次指出了绕太阳运动的轨道不是一个圆周，而是一个椭圆D 海王星是人们根据万有引力定律计算出其轨道后，才被发现的10 关于地球同步卫星，下列说法中正确的是（）A 由于它相对地球静止，所以它处于平衡状态B 它的加速度一定小于9.8m/

9、C 它的速度小于7.9km/sD 它的周期为一天，且轨道平面与赤道平面重合11 环绕地球在圆轨道运行的人造地球卫星，其周期可能是（）（地球半径为6400km）A 75min B 80min C 120min D 25h12 银河系中有两颗行星围绕某恒星转动，从天文望远镜中观察到它们的周期之比是27：1，则它们的轨道半径之比是（）A 3：1 B 9：1 C 27：1 D 1：913 行星A和B都是均匀球体，其质量之比是1：3，半径之比是1：3，它们分别有卫星a和b，轨道接近各自行星表面，则两颗卫星a和b的周期之比为（）A 1：27 B 1：9 C 1：3 D 3：114 图形周围有美丽壮观的“光

10、环”。组成环的颗粒是大小不等、线度从1m到10m的岩石、尘埃，类似于卫星，它们与土星中心的距离从7.3*km延伸到1.4*km。已知环的外缘颗粒绕土星作圆周运动的周期约为14h，引力常量为6.67*，则土星的质量约为（估算时不考虑环中颗粒间的相互作用）A 9.0*kg B 6.4*kgC 9.0*kg D 6.4*kg15 2003年10月15日上午9点30分，我国的“神舟五号”成功发射，在太空运行21个多小时后，于第二天早晨6点多返回地面，中国成为了继俄罗斯、美国之后第三个掌握载人航天技术的国家。航天员杨利伟测出自己绕地球球心做匀速圆周运动的周期为T，离地面的高度为H，地球半径为R。则根据T

11、 、 H 、 R和万有引力常量G，宇航员不能计算出（）A 地球的质量 B 地球的平均密度C 飞船所需向心力 D 飞船的线速度大小16 如果地球的半径为R，质量为M，自转周期为 T，万有引力常量为G，则地球同步卫星的线速度的表达式为，同步卫星离地面的高度表达式为。17 一艘宇宙飞船新近发现一行星，并进入靠近该行星表面的圆形轨道绕行数圈后，着陆在该行星上。飞船上备有实验器材：A、精密秒表一只，B、质量为m的物体一个，C、弹簧秤一个，D、天平一台（附砝码）。已知宇航员在绕行及着陆后各做了一次测量，依据测量数据，可求出该行星半径R和质量M（已知万有引力常量为G）。（1）两次测量所选用的仪器分别为（用字

12、母表示）（2）两次测量的物理量分别是；。（3）用测量的物理量来表示：R；M。 18 某行星的一颗小卫星在半径r的圆轨道上绕行星运行，运行周期为T。已知引力常量为G，这个行星的质量M。 19 “神舟五号”的飞行可看成近地球运行，杨利伟的质量为65kg，它在运行过程中的向心力可估算为*N。 20 某行星有一质量为m的卫星以半径为r，周期为T作匀速圆周运动，求：（1） 行星的质量为M（2） 若测得卫星的轨道半径r是行星半径的10倍，求此行星表面的重力加速度为21 无人飞船“神舟二号”曾在离地面高度为H3.4*的圆轨道上运行了47小时。求在这段时间内它绕行地球圈。（地球半径R6.37*m，重力加速度g

13、9.8m/）22 已知地球半径R6.4*km，地球质量M6.0*，引力常量G6.67*。假定“神舟二号”无人飞船在离地面高h300km的轨道上作匀速圆周运动。（1）“神舟二号”无人飞船运行的周期Ts；飞行速度约为（2）若在“神舟二号”无人飞船的轨道舱内进行物理实验，下列试验仪器中仍然可以正常使用的是 密度计 物理天平 电子秤 摆钟 水银气压计 水银温度计 多用电表（3） 由于空气阻力的作用，神舟二号”无人飞船的返回舱在将要着陆之前，有一段匀速下落的过程。设返回舱所受空气阻力F与其速度v的平方成正比，与其迎面风的截面积S成正比，比例系数为k，返回舱的质量为m，则在返回舱匀速下落的过程中所受空气阻

14、力F，速度v23 已知一颗近地卫星的周期为5100s，今要发射一颗地球同步卫星，它的离地面高度为地球半径的倍。24 人类发射的空间探测器进入某行星的引力范围后，绕该行星做匀速圆周运动。已知该行星的半径为R，探测器运行轨道在其表面上空高h处，运行周期为T。求该行星的质量M，它的平均密度。25 1990年3月，紫金山天文台将1965年9月20日发现的2752号小行星命名为吴健雄星，其直径2R32km。如该小行星的密度和地球的密度相同，则对该小行星而言，第一宇宙速度为多少（已知地球半径6400km，地球的第一宇宙速度8km/s）?26 已知太阳光从太阳射到地球需要5*，地球公转轨道可近似看成圆轨道，

15、地球半径约为6.4*m。试估算太阳质量M与地球质量m之比。27 1997年8月26日在日本举行的国际学术大会上，德国MaxPlanck学会的一个研究组宣布了他们的研究成果：银河系的中心可能存在一个大黑洞，它们的根据是用口径3.5m的天文望远镜对猎户座中位于银河系中心附近的星体进行了近6年的观测所得到数据。他们发现，距离银河系中心约60亿km的星体正以2000km/s的速度围绕银河系中心作旋转运动。根据上面的数据，试通过计算确认，如果银河系中心确实存在黑洞的话，其最大半径是多少？28 经天文学家观察，太阳在绕着银河系中心（银心）的圆形轨道运行，这个轨道半径约为3*光年（约等于2.8*），转动一周

16、的周期约为2亿年（约等于6.3*）。太阳做圆周运动的向心力是来自位于它轨道内侧的大量星体的引力，可以把这些星体的全部质量看作集中在银河系中心来处理问题（G6.67*）（1） 从给出的数据来计算太阳轨道内测这些星体的总质量（2） 试求出太阳在圆周运动轨道上的加速度29 太阳现在正处于主序星演化阶段，它主要是由电子和、等原子核组成，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，和反应方程是2e+4+释放的核能，这些核能最后转化为辐射能。根据目前关于恒星变化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的核数目从现有数减少10，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段，为了简化，假定目前太阳全部由电子和核组成。为了研究太

17、阳演化过程，需知道目前太阳的质量M；已知地球半径R6.4*m，地球质量m6.0*，日地中心的距离r1.5*，地球表面处的加速度g10m/，1年约为3.2*，试估算目前太阳的质量M；30 火星和地球绕太阳的运动可以近似地看作在同一平面内的匀速圆周运动，已知火星的轨道半径2.3*，地球的轨道半径1.5*，试估算火星冲日的时间间隔（即火星距地球最近时的时间间隔）综合演练答案 1 解析：由开普勒第二定律知，彗星在近日点速率大；A对；在近日点向心加速度a= 知近日点向心加速度大，B对 在近日点，a=，=可知，在近日点角速度大。D对 设彗星和地球的半长轴分别是和；周期分别为和 由开普勒第三定律知 可知C错

18、 答案：ABD 2 解析：由开普勒第三定律知A错B对，可知C对D错 答案：BC 3 解析：第一宇宙速度是地球卫星的最大运行速度，最小发射速度；而在卫星中的所有物体均处于完全失重状态，但物体的质量使物体本身的属性，因此在卫星中物体的质量不变。 答案：BC 4 解析：由卫星A 、 B 、 C的位置可知，原因是卫星运动的周期T。当卫星B运行一个周期时，A转过一周多，C转过不到一周，故答案应选B。 答案：B 5 解析：MCG63015的质量为M，太阳质量为m，运行速度为v，太阳到MCG63015的距离为r M D对 答案：D 6 解：同步卫星质量为m，地球质量为M，卫星轨道半径为r，运行速度为v,向心

19、加速度为a， mamr 同步卫星，轨道半径r相同，A对，B ，C ，D错 答案：A 7 解析：人造地球卫星作匀速圆周运动的圆心应是地球的球心，所以不正确；人造卫星如果是极地卫星，人在卫星的轨道平面是不转动的，而地球在自传，经线是在转动的，所以不正确；指的是地球同步卫星，是正确的；卫星轨道与赤道线是同心圆，轨道圆心在地球心，这样的卫星时可以的，所以正确。 答案：C 8、D 9、BD 10、BCD 11、CD 12、B 13、C 14、D 15、C 16、；R 17 （1）ABC（2）飞船圆周运动的周期；物体的重力F（3） Fm; 18 解析：本题考察应用万有引力计算天体质量，行星对卫星的引力提供

20、卫星作匀速圆周运动所需的向心力。 由于m,得M。答案： 19 解：Fmg=65*9.8N=6.27*N答案：6.37 20 解：（1）卫星作匀速圆周运动的向心力有万有引力提供，因此可得：mr，M。 （2）在卫星的重力加速度 gr,又重力加速度公式g可得g,在行星表面的重力加速度，g。答案：（1）M；（2）g21解析：用r表示圆轨道半径rR H6.71*由万有引力定律和牛顿定律得m 式中M表示地球质量，m表示飞船质量，表示飞船绕地球运行的角速度，G表示万有引力常数。利用G及式，得 由于，T表示周期，解得T代入数值解得绕行圈数为n31。答案：3122 （1）解析：由Gm（Rh）得T5440s 由G

21、m得v=7.7*。答案：T5440s；v=7.7*（2）解析：飞船正常运行时，舱内一切物体都处于完全失重状态。因而凡工作原理与重力有关的仪器都不能使用。而水银温度计（液体的热胀冷缩）、多用电表（通电线圈在磁场力作用下的转动）仍可使用。答案：（3）解析：返回舱匀速下落的过程中受力平衡，即得F得v 答案：mg; 23 解 对于已知的近地卫星，依据万有引力提供向心力，有 Gm 而对于地球的同步卫星，由于其周期等于地球自转周期，有 Gm 两式相除有：。 即 。 带入数据，5100s,24*3600s，得5.6。 即地球同步卫星距地面高度是地球半径的5.6倍。答案：5.6倍 24 解：探测器绕行星作圆周运动的向心力来自于行星对它的万有引力，因而有m，M，因rRh，则M，由密度公式，V，答案：M； 24 解：探测器绕行星作圆周运动的向心力来自于行星对它的万有引力，因而有m，M，因rRh，则M，由密度公式，V，答案：M； 25 解析：设小行星的第一宇宙速度为，质量为M，地球质量为。则有G，。而，M，。故。该小行星的第一宇宙速度为20m/