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1、课题5嗜利力定律总结教学目标1、了解火箭和空间探测器2、掌握万有引力定律及其应用重点万有引力定律难占万有引力定律的应用作业附后知识面厥1. 开普勒定律：所有的行星围绕太阳运动的轨迹都是，太阳位于的一个上；行星和太阳之间的连线，在相等的时间內扫过相同的;行星绕太阳公转周期的平方和轨道半长轴的立方成2. 万有引力定律：宇宙间任意两个有质S的物体间都存在相互力，其大小与两物体的质S乘积成,与它们间距离的平方成。其数学表达式为：F=。其中G为,。3. 第一宇宙速度：人造卫星在绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，也叫速度。V,= （表达式）= （数值）。4. 第二宇宙速度：人造卫星地球的引力不再绕地球
2、运行的最小速度，又叫速度。V2=O5. 第三宇宙速度：人造卫星摆脱的引力，飞出太阳系的最小发射速度，又叫速度。V3=O6. 万有引力定律的应用：（1） ;（2） ； （3） o典型俐教【例1】火箭发射升空时，假设获得向上的推力是不变的，关于火箭的运动情况，下列说法正确的是（）A、火箭一定做匀加速运动B、火箭可能做变加速运动C、由于速度越来越大，空气阻力也越来越大，所以火箭的加速度一定越来越小D、由于高度是越来越大，空气越来越稀薄，阻力越来越小，所以火箭的加速度越来越大。【例2】2003年10月15日“神舟”五号发射成功，10月16 口顺利返回，历时21小时，在这21小时 内，航天英雄杨利伟饱尝
3、了超重和失重的滋味。下列说法中不正确的是（）A、飞船加速上升的过程，杨利伟处于超重状态B、飞船在轨道上运行吋，杨利伟处于失重状态C、飞船返回，与大气层剧烈摩擦时，杨利伟处于失重状态D、飞船返回，与大气层剧烈摩擦吋，杨利伟处于超重状态【例3】（双选）发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1,然后经点火，使其沿椭圆轨道 2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点.如下 图所示，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（）A、卫星在轨道3上的速率大于轨道1上的速率B、卫星在轨道3上的角速度小于轨道1上的角速度C、卫星在轨道1上经过
4、Q点时的加速度人于它在轨道2上经过Q点时的加速度D、卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度 【例4】返回式卫星在返回地而时，在距地而h约10km髙处打幵降落伞，假设幵伞时卫星的速度竖直向下，大小为vQ,开伞后卫星受到的阻力为重力的k倍，求卫星达到地面的速度。【例5】关于人造卫星，下列说法中可能的是（）A. 人造卫星环绕地球运行的速率是7. 9km/sB. 人造卫星环绕地球运行的速率是5. Okm / sC. 人造卫星环绕地球运行的周期是80minD. 人造卫星环绕地球运行的周期是200min【例6】观察到某一行星有颗卫星以半径R、周期T环绕此行星做圆周环绕运动，卫星
5、的质量为m. （1）求行星的质量；求卫星的向心加速度；（3）若行星的半径是卫星运行轨道半径的1 / 10,那么该行星表囬的重力加速度有多大？【例7】当人造卫星已进入预定运行轨道后，下列叙述中正确的是（）A. 卫星及卫星内一切物体均不受重力作用B. 仍受重力作用，并可用弹簧秤直接称出物体所受重力的大小C. 如果在卫星内有一物体自由释放，则卫星内观察者将可以看到物体做自由落体运动D. 如果卫星自然破裂成质量不等的两块，则该两块仍按原来的轨道和周期运行【例8】“吴健雄”星的直径约为32 km，密度与地球相近.若在此小行星上发射一颗卫星环绕其表而运 行，它的环绕速率约为（）A. 10m / s B.
6、20ni / s C. 30m / sI）. 40in / s【例9】人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为R,线速度为r,周期为T,若要使卫星的周期变为2T,可能的方法是（）A. R不变，使线速度变为r/2B. r不变。使轨道半径变为2RC.轨道半径变为D.无法实现【例10】己知地球质量约为月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的4倍，在地球上发射近地卫星 的环绕速度力7.9 km/s,周期为84 min.那么在月球上发射一颗近月卫星的环绕速度多大?它的周期多 大？【例11】月球表重力加速度为地球表囬重力加速度1/6，一位在地球表面最多能举起质量为120kg 杠铃的举重运动员，在月球上最
7、多能举多大质量的杠铃？镙堂拣幻1. 一个物体在地球表而所受的重力为G，则在距地而高度为地球半径的2倍时，所受引力为（B譬2.由万有引力定律F=Gmjn可知，万有引力常y:G的单位是（D. nf7(N kg)2A. kg2/(N m2) B. N kg2/m2 C N m2/kg23. 地球质ffl约是月球质fi的81倍，登月飞船在从地球向月球飞行途中，当地球对它引力和月球对它引力的大小相等时，登月飞船距地心的距离与距月心的距离之比为（）A. 1:9B. 9:1C. 1:27D. 27:14. 绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，轨道半径越大的卫星，它的（）A. 线速度越大B.向心加速度越大C.角速
8、度越大D.周期越大5. 1999年11月20日，我国成功发射了 “祌舟”号宇宙飞船，该飞船在绕地球运行了 14圈后在预定地点安全着落，若飞船在轨道上做的是匀速圆周运动，则运行速度v的大小（）A. v7. 9km/sB. v=7. 9km/sC. 7. 9km/svll. 2km/sD. v=ll. 2km/s6. 一颗小行星环绕太阳做匀速圆周运动的半径是地球公转半径的4倍，则这颗小行星的运转周期是（）A. 4 年 B. 8 年C. 12 年 D. 16 年7. 甲、乙两卫星分别环绕地球做匀速圆周运动，已知甲、乙的周期比值为T:T2=8,则两者的速率比值VnVA （）A. 1 / 2B. 1C.
9、 2D. 48. 1990年5月，紫金山天文台将他们发现的第2752号小行星命名为吴健雄星，该小行星的半径为16km。 若将此小行星和地球均看成质ft分布均匀的球体，小行星密度与地球密度相同。已知地球半径R = 6400km,地球表而重力加速度为g，这个小行星表而的重力加速度为（）1 1A. 20g B.g C. 400g D. g204009. -物体在某行星表面受到的万有引力是它在地球表面受到的万有引力的1/4.在地球上走得很准的摆钟搬到此行星上后，此钟的分针走一整圈所经历的吋间实际上是（）A. 1/4小时 B. 1/2小时 C. 2小时 D. 4小时10. 两个球形行星A和B各有一个卫星
10、a和b,卫星的圆轨迹接近各自行星的表面如果两个行星的质量2比Ma：Mh=p,两个行星的半径之比RA：Ri=q,则两卫星周期之比Ta：Tb7 （）A.B. qjp C. p指 D. ypq11. （双选）在圆轨道上运动的质:U:为m的人造地球卫星，它到地而的距离等于地球半径K.地而上的重力加速度为则（）A. 卫星运动的速度为B. 卫星运动的加速度为丄gC.卫星运动的周期为2RD.卫星的动能力12. （双选）经长期观测人们在宇宙中已经发现了 “双星系统”，“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星的线速度远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离苒他天体。如图所示，两颗星 球组成的双星，在
11、相互之间的万有引力作用下，绕连线上的0点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两颗 星之间的距离为L,质量之比为ml: nh=3: 2。则可知（）A. mi： m2做圆周运动的角速度之比为3: 2B. in,：做圆周运动的线速度之比为3: 2 m *2C. nil做圆周运动的半径为一 L53 D. m2做圆周运动的半径为513. （双选）火星有两颗卫星，分别是火卫一和火卫二，它们的轨道近似为圆。己知火卫一的周期为7小时39分。火卫二的周期为30小时18分，则两颗卫星相比（）A.火卫一距火星表而较近B.火卫二的角速度较大C. 火卫一的运动速度较大D.火卫二的向心加速度较大14. （双选）若人造卫星绕地
12、球作匀速圆周运动，则下列说法正确的是（）A. 卫星的轨道半径越大，它的运行速度越大B. 卫星的轨道半径越大，它的运行速度越小C. 卫星的质量一定时，轨道半径越大，它需要的向心力越大D. 卫星的质量一定时，轨道半径越大，它需要的向心力越小15. 用m表示地球的同步卫星的质量，h表示它离地而的高度，R。表示地球的半径，g。表示地球表而的 重力加速度，为地球自转的角速度，则该卫星所受地球的万有引力为F,则下列式子不正确的是（）A. F=GMm/ （Ro+h） 2 B. F=mgoRo2/ （Ro+h） 2C. F=mo。2 （Ro+h）D.轨道平面不一定要与赤道平而重合（二）计算题16. 在圆轨道上
13、运动质量为m的人造地球卫星,与地而的距离等于地球半径R,地球质量为M，求：（1）卫星运动速度大小的表达式？ （2）卫星运动的周期是多少？17. 已知地球质fi为M,半径为R,自转周期为T。试推导：赤道上空一颗相对于地球静止的同步卫星距离地而高度h的表达式。选做题：18. 中子星是恒星演化过程的一种可能结果，它的密度很大。现有一中子星，它的自转周期为T=l，y。30问该中子星的最小密度应是多少xT能维持该星体的稳定，不致因自转而瓦解？计算时星体可视为均匀球 体。（引力常数 G = 6.67Xl（TnN mVkg2）镙后樣幻1. 发现万有引力定律和测出引力常量的科学家分别是（）A. 开普勒、卡文辿
14、许B. 牛顿、伽利略C. 牛顿、卡文迪许D. 开普勒、伽利略2. 太空舱绕地球飞行时，下列说法中不正确的是（）八.太空舱做圆周运动所需的昀心力巾地球对它的吸引力提供B. 太空舱内宇航员感觉舱内物体失重C. 地球对舱内物体无吸引力D. 太空舱内无法使用天平3. 行星绕恒星的运动轨道近似是圆形，那么它运行周期T的平方与轨道半径R的三次方的比为常数， 设T2/R3=A则常数A的大小（）A. 只与恒星的质蜇有关B. 只与行星的质蜇有关C. 与恒星的质:W:及行星的质:W:都有关系D. 与恒星的质:W:及行星的质:W:都没关系4. 有两颗行星A、B,在此两星球附近各有一颗卫星，若这两卫星运动的周期相等，
15、由此不能得知（）A. 行星A、B表而重力加速度与它们的半径一定成正比B. 两卫星的线速度一定相等C. 行星A、B的质S可能相等D. 行星A、B的密度一定相等5. 两颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动，它们的质S:之比mA: m=l:2,轨道半径之比n: n=3 1，某一时刻它们的连线恰好通过地心，下列说法中正确的是（）A. 它们的线速度之比心1 :B. 它们的向心加速度之比=1 ：9C. 它们的向心力之比Fa :1 : 18D. 它们的周期之比TA : TB= 3 : 16. 设第一、第二、第三宇宙速度分別是n、则 （）A. ki = 7. 9 km / s, 7. 9 km / s 11. 2km / s, 11. 2km / s k16
