高考物理總復(fù)習(xí) 第4講 萬有引力與天體運(yùn)動課件 新人教版必修2

橢圓橢圓 焦點(diǎn)焦點(diǎn) 面積面積 公轉(zhuǎn)周期的二次方公轉(zhuǎn)周期的二次方 6.671011 Nm2/kg2 二次方二次方 乘積乘積 質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn) 兩球心兩球心 質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn) 思考如何理解萬有引力定律中的“r”及“F”？提示 (1)對萬有引力定律公式中各量的意義一定要準(zhǔn)確理解，尤其是距離r的取值，一定要搞清它是兩質(zhì)點(diǎn)之間的距離. 質(zhì)量分布均勻的球體間的相互作用力，用萬有引力公式計(jì)算，式中的r是兩個球體球心間的距離(3)物體間的萬有引力是一對作用力和反作用力，總是大小相等、方向相反的，遵循牛頓第三定律，因此談不上質(zhì)量大的物體對質(zhì)量小的物體的引力大于質(zhì)量小的物體對質(zhì)量大的物體的引力，更談不上相互作用的一對物體間的引力是一對平衡力運(yùn)動狀態(tài)運(yùn)動狀態(tài) 相同相同 增加增加 不同不同 (1)經(jīng)典時空觀認(rèn)為時間和空間是脫離物質(zhì)而存在的，是絕對的，時間和空間之間也是沒有聯(lián)系的(2)相對論時空觀認(rèn)為有物質(zhì)才有時間和空間，空間和時間與物質(zhì)的運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)，它們不是相互獨(dú)立的 某星球可視為球體，其自轉(zhuǎn)周期為T，在它的兩極處，用彈簧秤測得某物體重為P，在它的赤道上，用彈簧秤測得同一物體重為0.9P，則星球的平均密度是多少？(對應(yīng)學(xué)生用書P80)物理速模雙星模型1什么是雙星系統(tǒng)？宇宙中往往會有相距較近，質(zhì)量相差不多的兩顆星球，它們離其他星球都較遠(yuǎn)，因此其他星球?qū)λ麄兊娜f有引力可以忽略不計(jì)在這種情況下，它們將圍繞它們連線上的某一固定點(diǎn)做同周期的勻速圓周運(yùn)動，這種結(jié)構(gòu)叫做雙星系統(tǒng)2求解雙星問題的基本技巧和方法有哪些？抓住雙星的角速度(周期)相等，繞行的向心力大小相等，以及雙星間的距離和軌道半徑的幾何關(guān)系是解決此類問題的關(guān)鍵，概括為“四個相等”，即向心力、角速度、周期相等，軌道半徑之和等于兩星間距. 然后運(yùn)用萬有引力定律和牛頓第二定律求解(1)試計(jì)算該雙星系統(tǒng)的周期T；(2)若實(shí)驗(yàn)上觀測到的運(yùn)動周期為T，為了解釋兩者的不同，目前有一種流行的理論認(rèn)為，在宇宙中可能存在一種望遠(yuǎn)鏡觀測不到的暗物質(zhì)作為一種簡化模型，我們假定在以兩個星體連線為直徑的球體內(nèi)均勻分布著密度為的暗物質(zhì)，而不考慮其他暗物質(zhì)的影響，并假設(shè)暗物質(zhì)與星體間的相互作用同樣遵守萬有引力定律試根據(jù)這一模型計(jì)算雙星系統(tǒng)的運(yùn)動周期T.在這里要特別注意的是在求兩子星間的萬有引力時兩子星間的距離不能代成了兩子星做圓周運(yùn)動的軌道半徑(1)試求第一種形式下，星體運(yùn)動的線速度和周期；(2)假設(shè)兩種形式星體的運(yùn)動周期相同，第二種形式下星體之間的距離應(yīng)為多少？易錯分析 在利用萬有引力公式解題時，直接把天體間的距離當(dāng)作軌道半徑進(jìn)行計(jì)算，造成錯選答案運(yùn)用萬有引力定律解題有三個易錯之處，一是將衛(wèi)星到月球表面的高度當(dāng)作衛(wèi)星與月球間的距離；二是在三星問題中，萬有引力公式中的距離是星球間的距離，而向心力公式中的軌道半徑則是星球到環(huán)繞中心的距離，這一點(diǎn)要特別注意；三是沒有認(rèn)識到高度的變化會引起萬有引力的變化，認(rèn)為重力加速度是不變的量 已知某行星繞太陽公轉(zhuǎn)的半徑為r，公轉(zhuǎn)的周期為T，萬有引力常量為G，則由此可以求出()A此行星的質(zhì)量B太陽的質(zhì)量C此行星的密度 D太陽的密度(對應(yīng)學(xué)生用書P81)1(2012湖北襄陽五中期中)在物理學(xué)發(fā)展的過程中，許多物理學(xué)家的科學(xué)研究推動了人類文明的進(jìn)程在對以下幾位物理學(xué)家所作科學(xué)貢獻(xiàn)的敘述中，正確的說法是()A英國物理學(xué)家牛頓用實(shí)驗(yàn)的方法測出萬有引力常量GB第谷接受了哥白尼日心說的觀點(diǎn)，并根據(jù)開普勒對行星運(yùn)動觀察記錄的數(shù)據(jù)，應(yīng)用嚴(yán)密的數(shù)學(xué)運(yùn)算和橢圓軌道假說，得出了開普勒行星運(yùn)動定律C亞里士多德認(rèn)為兩個從同一高度自由落下的物體，重物體與輕物體下落一樣快D胡克認(rèn)為只有在一定的條件下，彈簧的彈力才與彈簧的形變量成正比解析本題考查物理學(xué)史牛頓在前人(如第谷、開普勒、笛卡兒等)研究的基礎(chǔ)上，借助自己的力學(xué)成就總結(jié)出萬有引力定律；1798年，即在牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律一百多年以后，英國物理學(xué)家卡文迪許用扭秤實(shí)驗(yàn)證明萬有引力定律是正確的，并測出萬有引力常量，選項(xiàng)A錯誤；開普勒對第谷長期天文觀察的結(jié)果進(jìn)行了創(chuàng)造性的研究與思考，開始他想用哥白尼的太陽系模型說明火星的運(yùn)行軌道，但與第谷的觀測結(jié)果有8分的誤差，從而大膽地摒棄了天體做勻速圓周運(yùn)動的觀點(diǎn)，建立了開普勒定律，對行星的運(yùn)動作出了更科學(xué)、更精確的描述，選項(xiàng)B錯誤； 亞里士多德認(rèn)為兩個從同一高度自由落下的物體，物體越重下落越快，選項(xiàng)C錯誤；選項(xiàng)D正確答案 D2(2012北京朝陽區(qū)期末)2011年12月美國宇航局發(fā)布聲明宣布，通過開普勒太空望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目證實(shí)了太陽系外第一顆類似地球的、可適合居住的行星該行星被命名為開普勒22b(Kepler22b)，距離地球約600光年之遙，體積是地球的2.4倍這是目前被證實(shí)的從大小和運(yùn)行軌道來說最接近地球形態(tài)的行星，它每290天環(huán)繞著一顆類似于太陽的恒星運(yùn)轉(zhuǎn)一圈若行星開普勒22b繞恒星做圓運(yùn)動的軌道半徑可測量，萬有引力常量G已知根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算的物理量有()A行星的質(zhì)量 B行星的密度C恒星的質(zhì)量 D恒星的密度3(2012廣西柳鐵一中月考)天文學(xué)家如果觀察到一個星球獨(dú)自做圓周運(yùn)動，那么就會想到在這個星球附近存在著一個看不見的星體黑洞星球與黑洞由萬有引力的作用組成雙星，以兩者連線上某點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動，那么()A它們做圓周運(yùn)動的角速度與其質(zhì)量成反比B它們做圓周運(yùn)動的周期與其質(zhì)量成反比C它們做圓周運(yùn)動的半徑與其質(zhì)量成反比D它們所受的向心力與其質(zhì)量成反比