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1、第六章万有引力定律第一节行星的运动1.在人类对天体运动认识的历史发展中，16世纪，哥白尼说的提出为近代天文学奠定了基础：17世纪，提出的关于行星运动的三大定律，揭示了太阳系行星运动4.地球绕太阳公转时与太阳之间的距离随季节变化，冬至时最近，受至时最远。下列关于地球在这两天绕太阳公转速度大小的说法是否正确，说明理由J批注僭4):错,地球绕太阳以摘圆轨道公转，根据开普勒定律，其公转速度大小是变化的对，冬至时地球距太阳最近，根据开普勒定律.此时地球的公转速度最大错，夏至时地球距太阳最远，根据开普勒定律，此时地球的公转速度最小2022沪科版练习册6.1.4说法判断说明理由或举例地球的公转速度大小是不变
2、的冬至这天地球的公转速度最大夏至这天地球的公转速度最大5. 木星公转周期约为12年，规定地球到太阳的距离为1个天文单位，则木星到太阳的距离约为个区文单位|。批注f5:5.242022沪科版练习册6.1,56. 2002年4月，人们观测到水星、金星、火星、木星、土星在夜空中几乎排列成一直线的“五星连珠”奇观。假设火星和木星绕太阳运行的周期分别为T1和T2,某时刻两星在太阳1的同侧，且三者在同直线上，则再经过多长时间火星、木星和太阳将再次出现这种情况L/批注管外加=鹄72022沪科版练习册6.1.6批注图7:能。5.2710,2nv2022沪科版练习册6.1.77. *天文观测表明，哈雷彗星绕太阳
3、运行的周期约为76年，其椭圆轨道离太阳的最近距离约为89xl00m,但离太阳的最远距离无法测得。现已知太阳系的开普勒常数A=3.3541O18m2（开普勒第三定律中半长轴的三次方与周期的二次方之比），能否计算出这个最远距离？如能，计算出结果；如不能，简述独由一（一）参考解答1.日心，开普勒2.P.A（或Q,B）3.见下表说法判断说明理由或举例“日心说”认为太阳是睁止不动的对“H心说”认为太阳是宇宙的中心，所以认为太阳静止不动“日心说”认为地球和其他行星都绕太阳做匀速胧周运动对根据日心说的内容和示意图，这就是其基本观点上述“日心说”的两个观点,现在看来也是完全正确的根据现在的宇宙观.太阳系统银河
4、系中心运动,银河系也是运动的，任何天体都是运动的.而且行星绕太阳运行的轨道也不是圆周4.见下表说法判断说明理由或举例地球的公转速度大小是不变的错地球绕太阳以椭圆轨道公转,根据开警勒定律，其公转速度大小是变化的冬至这天地球的公转速度最大对冬至时地球距太阳最近，根据开普勒定律，此时地球的公转速度最大爰至这天地球的公转速度最大错夏至时地球距太阳最远，根据开普勒定律，此时地球的公转速度於小5.由开普勒第三定律条=亿得/=洞Xl天文单位Q5.24天文单位。6.火星比木星多“走”一圈，所以时间加=福T2-Ti7.能。由开普勒第三定律堤=k,得r-k72.68xI02m,所以x2=2r-X-5.271O,2
5、m（-）习题主要素养与水平分析习题的主要素养与水平题号运动与相互作用模型建枸科学推理科学本殖科学态度11I21I3III4III511IlIlIl6IIIIl7IlIIlIl第二节万有引力定律I.所有物体间都存在的相互吸引力称为，万有引力定律用公式表示为。在国际单位制中，引力常量G=N-m2kg2o历史上第一次通过实验比较准确地测出引力常量的物理学家1是I2 .牛顿提出万有引力定律，把运动的规律和运动的规律统一起来，这种“统一”的观念是物理学中普适性假典|。3 .以下关于万有引力的说法正确的是()。IA.开普勒等科学家对天体运动的研究为万有引力定律的发现做了准备B.万有引力只存在于天体之间，地
6、球上的物体之间不存在万有引力C.万有引力存在于自然界任意两个物体之间批注僭8:万有引力，F=”詈2,6.6710,卡文迪什2022沪科版练习册6.2.1批注田9:地面物体，大体2022沪科版练习册6.2.2批注(1J101：AC2022沪科版练习册623D.行星绕太阳运行的向心力来源于太阳对行星的万有引力，而太阳是中心天体，行星对它无万有引力的作用4.下列关于万有引力定律表达式的说法正确的阊(批注lfjH:BDA-当两物体间的距离r趋于零时万有引力趋于无限大2022沪科版练习册624B.两物体各自所受到的相互之间的万有引力大小总是相等的，与两物体质量是否相等无关C,两物体之间的万有引力总是大小
7、相等、方向相反的一对平衡力D.万有引力公式中G为引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的5.已知太阳质量】I=l.%xl3kg,太阳半径=6.96XIO5km,地球质量，n2=5.97O24kg,地球半径n=6.37103km,地球绕太阳公转的平均轨道半径r0=1.49108kmo求太阳示该处的重力加速度，试用计算机作出此函数的大致图像。函数表达式应具有y=照的形式(火为常量)，设X为640Okm时，y为9.8ms2o在图像中找出以下各处的y值，并从得到的数据谈谈你的指法(1)在某海岛上，A=6400km处；(2)在珠穆朗玛峰顶上空，x=6410km处；(3)在较低的卫星轨道上，x=66(
8、X)km处：批注Ifjl4: (1) 9.8 ms2(2)约 9.77 ms2(3)约 9.22 ms2(4)约 5.69 ms2.先在计算机上面出函数 = 4(9)的图像,然后在图 像上拟合得出结果.电力加速度随高度的擂加而减 小，而在地面附近(地表高低起伏的山脉减小鼠较 小,在粗略计算相关问胭时可忽略.2022沪科版练习册6.2.7(4)在更高的卫星轨道上，A=8400km处。(一)参考解答1.万有引力，尸=*乌，6.67X10,卡文迪什2 .地面物体，天体3 .ACo万有引力定律是建立在开普勒关于行星的运动定律基础上的，是自然界任何两个物体之间都存在的相互作用力。4 .BDo当两物体间的
9、距离r趋于零时就不能看成质点，故选项A错误：两物体间的万有引力分别作用在两个物体上，是一对作用力与反作用力，而不是平衡力，所以选项C错误。由万有引力定律得F=6.67IOllx7xlO2uGxlOS) 25 .分析得两者间距离为地球绕太阳公转的平均轨道半径处GmIm2n23.52x102No6.67x10HXl96xO3l)5.97xO21(1.49xl01IO?)26 .根据小行星表面物体所受重力等于万有引力，得g=奉0.19m/s27 .(1)9.8ms2约9.77ms2(3)约9.22ms2(4)约5.69ms2先在计算机上画出函数丁=0)的图像，然后在图像上拟合得出结果。垂力加速度随高
10、度的增加而减小，而在地面附近(地表高低起伏的山脉)减小量较小,在粗略计算相关问题时可忽略。第三节万有引力律的应用说法判断说明理由或举例第一宇宙速度是人造地球卫星运行时的最 小速度人造地球卫星运行时 的速度一定小于第二 宇宙速度物体上的物体无论具 仃多大的速度都不可 能脱离太阳的束缚I.判断下列关于宇宙速度的说法是否正确并简述I理由卜批注傕15:惜.第一宇宙速度是发射人造口星时的最小速度。人造卫星运行时，根据万有引力提供向心 力,轨道越高运行速度越小对.根据上述理由，人造P星在轨运行时速度小于第宇宙速度，也小于第二宇宙速度错,如物体达到第三宇宙速度就可以脱离太阳引力的 束缚2022沪科版练习册6
11、.3.1N批注Q161： CD2022沪科版练习册6.3.2批注俺17|:ABC2022沪科版练习册6.3.3批注我18:(1) T 1.48h(2) r 4.3OIO4 km2022沪科版练习册634批注 M19:P = 5.5lxKPkgZm12022沪科版练习册6.3.5批注僧20：”m - 7.41 XlO22 kg2022沪科版练习册6.3.6批注僭21:才=卧罂-R约为36 00Okm的高处2022沪科版练习册6.3.7j fj22: (1) m ： S = r ： R(2) Vt Vz= yftl r2022沪科版练习册6.3.82.如果人造卫星的圆轨道半径增大到原来的2倍，下列
12、说法正确的鼎(。A.根据公式v=r可知，卫星运动的线速度将增大到原来的2倍标1B.根据公式F=?可知，卫星所需的向心力将减小到原来的方C.根据公式F=写生可知，地球提供的向心力将减小到原来的ID.根据公式F=,和F=爷”可知，卫星运动的线速度将减小到原来的当3 .下列关于地球同步卫星的说法，正确的!是I()。A.同步卫星一定在赤道上空B.同步卫星的高度和速率是确定的C.同步卫星的运行速度一定小于第一宇宙速度D.同步卫星的运行速度一定介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间4 .已知月球绕地球公转的周期是273d,它到地球中心的平均距离为3.90xl(2km。求:(I)距地球中心的平均距离为6.70x
13、l0m的人造卫星的周期为!多少小时|：(2)一颗周期等于Id的人造卫星与地球中心的平均距离。5.已知地球半径R=637Okm,地面重力加速度=9.8ms2,求地球的平均修度16 .已知月球表面的束力加速度约为地球表面重力加速度的I,月球半径为1740km,求月球的油量I。7 .已知地球表面的重力加速度为g,地球半径为R,自转周期为T,求地球同步R星离地面的I高渡。8 .同步卫星距地球中心的距离为r,运行速率为5，加速度大小为出，地球赤道上的物体随地球白转的向心加速度大小为。2,第一宇宙速度为S，地球半径为(1)加速度ay与02之比;(2)速度Vi与V2之比。9.21世纪初，我国研制的“航天清华
14、1号”微小卫星发射升空，标志了我国微小卫星研制1tt(fj23J:(I)完全相同.(2)参数均一致.2022沪科版练习册6.3.9工作的开始。期限(I)微小卫星绕地球运行的加速度与同一轨道上运行的大卫星的加速度有怎样的关系？(2)若将微小卫星用作同步卫星，则它的绕行速度、飞行高度等与大同步卫星相比有什么关系？10.人类利用“卡西尼”土星探测器首次“拜访”了土星及其卫星家族。探测器上有物体，在地球上重为IoN,它在距土星中心3.2xlO5 km处受到土星的引力为0.38 N。己知地球半(一)步考解答4.27.324h 1.48h5.由5.5ll(Pkgm=T，得0=砌4ji簧r,得78下23.9
15、105 km 4.3OIO4kmn3x9.84兀GK 46.6710 l,6.37106kgm3-6.由G”】；：R7俎gR得 E = 6GM1.74x1466.67 10 kg 7.41xlO22 kgo1.见下表说法判断说明理由或举例第一宇宙速度是人造地球卫星运行时的最小速度i.第一宇宙速度是发射人造卫星时的最小速度。人造卫星运行时，根据万有引力提供向心力，轨道越高运行速度越小人造地球卫星运行时的速度定小于第二宇宙速度对根据上述理由，人造卫星在轨运行时速度小于第宇宙速度，也小于第二宇宙速度物体上的物体无论具有多大的速度都不可能脱离太阳的束缚错如物体达到第三宇宙速度就可以脱离太阳引力的束缚2
16、.CD.,讨论人造卫星运行规律需从万有引力提供向心力出发。3.ABCo同步卫星是相对于地球表面静止的，且任何卫星运行的速度均小于第宇宙速度，所以选项A、B、C正确。7 .由=IM爷(R+h),g=爷2i,得h=-F代入数据后可知同步卫星在距地面约为36OOOkm的高处。8 .(1)同步卫星和赤道上物体的角速度相等，由a2r,得m：班=：上(2)由G?”=wy.得Ui：S=yr-9 .(1)根据卡=ma,加速度与卫星的质量无关，所以微小卫星运行的加速度与同轨道上运行的大卫星的加速度完全相同。根据罟=竿r,与爷坦=,，同步卫星的周期T为地球自转周期，是确定值，得同步卫星的运行高度、速度等都与卫星的
17、质量无关，两种卫星的这些参数均致。10 .已知物体在地球上的重力P=ION,在距土星中心3.2IO5km处受到土星的引力CCCZHPGnM4tlMt.P(C,().383.2105户=0.38NnS5=-=T，得就=77=可,值充向296,所以土星质量约为地球的96倍。11 .因贴近月球表面做匀速圆周运动，=皆R，又有g=A。解Tp以上两式，得R=石丽.mn12 .由牛顿第二定律/一mg，=加”，及g=A=L6kg,得g=A-=9ms2由gzar h + R ，得 K =R6.371O,km 345 km 0电,所以=(-)习题主要素养与水平分析习题的主要素养与水平出号运动与相互作用接型建构科学推理科学本质11121IIl3Il4IlIl5Il6Il7IlIlII8IlIlIl9IlIl|IlIOIlIl1!IlHIIHIl12IIIIHIIIIll
