高中物理人教版必修2第六章第4节万有引力理论的成就同步练习（II）卷
姓名:________ 班级:________ 成绩:________
一、选择题 (共4题；共8分)
1. （2分） (2017高一下·昌平期末) “神舟十号”飞船绕地球的运行可视为匀速圆周运动，神舟十号航天员在“天宫一号”展示了失重环境下的物理实验或现象，下列四个实验可以在“天宫一号”舱内完成的有（）
A . 用台秤称量重物的质量
B . 用水杯喝水
C . 用沉淀法将水与沙子分离
D . 给小球一个很小的初速度，小球即可以在竖直平面内做圆周运动
【考点】
2. （2分） (2018高一下·湖南期中) 下列关于地球同步通讯卫星的说法中正确的是:（）
A . 同步卫星定点在地球赤道上空，所有同步通讯卫星的周期都是24h
B . 我们国家自己发射的同步通讯卫星，可以经过北京的正上空
C . 为避免同步通讯卫星在轨道上相撞，应使它们运行在不同的轨道上
D . 不同的同步通讯卫星运行的周期是不同的，离地高度也不相同
【考点】
3. （2分）(2019·宁德模拟) 2019年4月10日21时，人类首张黑洞照片在全球六地的视界面望远镜发布会上同步发布。该黑洞半径为R，质量M和半径R的关系满足：（其中c为光速，G为引力常量）。若天文学家观测到距黑洞中心距离为r的天体以速度v绕该黑洞做匀速圆周运动，则（）
A . 该黑洞的质量为
B . 该黑洞的质量为
C . 该黑洞的半径为
D . 该黑洞的半径为
【考点】
4. （2分）(2017·扬州模拟) 举世瞩目的“神舟”七号航天飞船的成功发射和顺利返回，显示了我国航天事业取得巨大成就．已知地球的质量为M，引力常量为G，设飞船绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r，则飞船在圆轨道上运行的速率为（）
A .
B .
C .
D .
【考点】
二、多项选择题 (共3题；共9分)
5. （3分）(2019·江苏模拟) 2018年11月，我国以“一箭双星”方式成功发射了第四十二、四十三颗北斗导航卫星，北斗系统开始提供全球服务。这两颗卫星的轨道介于近地轨道和地球同步轨道之间，属于中圆轨道。用1、2、3分别代表近地、中圆和地球同步三颗轨道卫星，关于它们运动的线速度v、角速度ω、加速度a及周期T，下列结论中正确的有（）
A . v1＞v2＞v3
B . ω1＜ω2＜ω3
C . a1＞a2＞a3
D . T1＜T2＜T3
【考点】
6. （3分） (2017高三上·黑龙江期末) 假设人造卫星沿圆周轨道绕地球运动，那么（）
A . 若人造卫星的轨道半径增大到原来的2倍，则卫星的线速度也增大到原来的2倍
B . 若人造卫星的轨道半径增大到原来的2倍，则卫星的线速度减小到原来的
C . 若人造卫星的线速度增加到原来的2倍，则卫星绕地球运动的周期减小到原来的
D . 若人造卫星的线速度增大到原来的2倍，则卫星绕地球运动的周期减小到原来的
【考点】
7. （3分） (2018高一下·深圳期中) 如图所示，“嫦娥三号”探测器发射到月球上要经过多次变轨，最终降落到月球表面上，其中轨道Ⅰ为圆形轨道，轨道Ⅱ为椭圆轨道．下列说法正确的是（）
A . 探测器在轨道Ⅰ运行时的加速度小于月球表面的重力加速度
B . 探测器在轨道Ⅰ经过P点时的加速度小于在轨道Ⅱ经过P点时的加速度
C . 探测器在轨道Ⅰ的运行周期大于在轨道Ⅱ的运行周期
D . 探测器在P点由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ必须点火加速
【考点】
三、双选题 (共1题；共3分)
8. （3分） (2020高三上·湖北期中) 引力波探测于2017年获得诺贝尔物理学奖。双星的运动是产生引力波的来源之一，假设宇宙中有一双星系统由P、Q两颗星体组成，这两颗星绕它们连线的某一点在二者万有引力作用下做匀速圆周运动，测得P星的周期为，P、Q两颗星的距离为，P、Q两颗星的轨道半径之差为（P星的轨道半径大于Q星的轨道半径），万有引力常量为，则（）
A . Q，P两颗星的质量之和为
B . P，Q两颗星的运动半径之比为
C . P，Q两颗星的线速度大小之差为
D . P，Q两颗星的质量之比为
【考点】
四、填空题 (共2题；共3分)
9. （1分） (2017高一下·蕲春期中) 地球绕太阳公转周期和轨道半径分别为T和R，月球绕地球公转周期和轨道半径分别为t和r，则太阳质量和地球质量的比值为________．
【考点】
10. （2分）假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星，若它贴近该天体的表面做匀速圆周运动的运行周期为T1 ，已知引力常量为G，则该天体的密度为________．若这颗卫星距该天体表面的高度为h，测得在该处做圆周运动的周期为T2 ，则该天体的密度又可表示为________．
【考点】
五、计算题 (共2题；共20分)
11. （15分）(2017·北区模拟) 2015年12月，国际雪联自由式滑雪空中技巧世界杯赛在我国国家体育场举行．如图所示，比赛场地由出发区AB、助滑坡BC、第一过渡区CD、跳台DE、第二过渡区EF、着陆坡FG和终点区GH组成，第一过渡区的最低点和终点区在同一水平地面上，出发区距地面的高度hB=8.4m，跳台最高点E和着陆坡最高点F离地面的高度均为h0=4.0m，着陆坡坡度为θ=37°．运动员从助滑坡顶端B由静止滑下，离开跳台在空中完成预定动作后到达F点正上方，此时速度v=4.0m/s，方向水平．若第一过渡区是半径R=42m的圆弧滑道，运动员连同滑雪板的总质量m=100kg，取重力加速度g=10m/s2 ，不计滑道和空气的阻力．求：
（1）运动员到达第一过渡区CD的最低点时受到的支持力FN；
（2）运动员到达F点正上方时离地面的高度h；
（3）运动员落到着陆坡时的速度大小v1 ．
【考点】
12. （5分） (2017高一下·大连期末) 如图所示，质量m=1kg的小球用细线拴住，线长l=0.5m，细线所受拉力达到F=18N时就会被拉断．当小球从图示位置释放后摆到悬点的正下方时，细线恰好被拉断．若此时小球距水平地面的高度h=5m，重力加速度g=10m/s2 ，求小球落地处到地面上P点的距离？（P点在悬点的正下方）
【考点】
参考答案一、选择题 (共4题；共8分)
答案：1-1、
考点：
解析：
答案：2-1、
考点：
解析：
答案：3-1、
考点：
解析：
答案：4-1、
考点：
解析：
二、多项选择题 (共3题；共9分)答案：5-1、
考点：
解析：
答案：6-1、考点：
解析：
答案：7-1、考点：
解析：
三、双选题 (共1题；共3分)答案：8-1、
考点：
解析：
四、填空题 (共2题；共3分)答案：9-1、
考点：
解析：
答案：10-1、
考点：
解析：
五、计算题 (共2题；共20分)
答案：11-1、答案：11-2、
答案：11-3、考点：
解析：
答案：12-1、考点：
解析：
2017-2018春季学期物理第一次月考卷 班级： 姓名： 分数： 一.选择题（每小题4分，共10小题，共40分）： 1、关于平抛运动，下列说法正确的是（ ） A ．不论抛出位置多高，抛出速度越大的物体，其水平位移一定越大 B ．不论抛出位置多高，抛出速度越大的物体，其飞行时间一定越长 C ．不论抛出速度多大，抛出位置越高，其飞行时间一定越长 D ．不论抛出速度多大，抛出位置越高，飞得一定越远 2、关于平抛运动，下列说法正确的是（ ） A ．是匀变速曲线运动 B ．是变加速曲线运动 C ．任意两段时间内速度变化量的方向相同 D ．任意相等时间内的速度变化量相等 3、物体在平抛运动过程中，在相等的时间内，下列哪些量是相等的（ ） A ．速度的增量 B ．加速度 C ．位移 D ．平均速率 4、如下图所示，物体做平抛运动时，描述物体在竖直方向上的速度v y （取向下为正）随时间变化的图像是（ ） 5 B ．石块释放后，火车立即以加速度a 作匀加速直线运动，车上的旅客认为石块向后下方作匀加速直线运动，加速度a ′ ＝ 2 2g a + C ．石块释放后，火车立即以加速度a 作匀加速运动，车上旅客认为石块作后下方的曲线运动 D ．石块释放后，不管火车作什么运动，路边的人认为石块作向前的平抛运动 6、一个物体从某一确定高度以v 0的初速度水平抛出，已知它落地时的速度为v t ，那么它的运动时间是（ ） A ． g v v t 0- B ． g v v t 20 - C ． g v v t 22 02- D 7、在高度为h 的同一位置上向水平方向同时抛出两个小球A 和B ，若A 球的初速v A 大于 B 球的初速v B ，则下列说法正确的是（ ） A B C D
一、第七章 万有引力与宇宙航行易错题培优（难） 1．如图所示为科学家模拟水星探测器进入水星表面绕行轨道的过程示意图，假设水星的半径为R ，探测器在距离水星表面高度为3R 的圆形轨道I 上做匀速圆周运动，运行的周期为T ，在到达轨道的P 点时变轨进入椭圆轨道II ，到达轨道II 的“近水星点”Q 时，再次变轨进入近水星轨道Ⅲ绕水星做匀速圆周运动，从而实施对水星探测的任务，则下列说法正确的是（ ） A ．水星探测器在P 、Q 两点变轨的过程中速度均减小 B ．水星探测器在轨道II 上运行的周期小于T C ．水星探测器在轨道I 和轨道II 上稳定运行经过P 时加速度大小不相等 D ．若水星探测器在轨道II 上经过P 点时的速度大小为v P ，在轨道Ⅲ上做圆周运动的速度大小为v 3，则有v 3>v P 【答案】ABD 【解析】 【分析】 【详解】 AD ．在轨道I 上运行时 2 12 mv GMm r r = 而变轨后在轨道II 上通过P 点后，将做近心运动，因此 22 P mv GMm r r > 则有 1P v v > 从轨道I 变轨到轨道II 应减速运动；而在轨道II 上通过Q 点后将做离心运动，因此 22 Q mv GMm r r <'' 而在轨道III 上做匀速圆周运动，则有 23 2= mv GMm r r ''
则有 3Q v v < 从轨道II 变轨到轨道III 同样也减速，A 正确； B ．根据开普勒第三定律 3 2 r T =恒量 由于轨道II 的半长轴小于轨道I 的半径，因此在轨道II 上的运动周期小于在轨道I 上运动的周期T ，B 正确； C ．根据牛顿第二定律 2 GMm ma r = 同一位置受力相同，因此加速度相同，C 错误； D ．根据 2 2 mv GMm r r = 解得 v = 可知轨道半径越大运动速度越小，因此 31v v > 又 1P v v > 因此 3P v v > D 正确。 故选ABD 。 2．2020年5月24日，中国航天科技集团发文表示，我国正按计划推进火星探测工程，瞄准今年7月将火星探测器发射升空。假设探测器贴近火星地面做匀速圆周运动时，绕行周期为T ，已知火星半径为R ，万有引力常量为G ，由此可以估算（ ） A ．火星质量 B ．探测器质量 C ．火星第一宇宙速度 D ．火星平均密度 【答案】ACD 【解析】 【分析】 本题考查万有引力与航天，根据万有引力提供向心力进行分析。 【详解】 A ．由万有引力提供向心力
一、第七章万有引力与宇宙航行易错题培优（难） 1．2009年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的一点，如图所示，关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有 A．在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度 B．在轨道Ⅱ上经过A的动能小于在轨道Ⅰ上经过A的动能 C．在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期 D．在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度 【答案】ABC 【解析】 【分析】 【详解】 本题考查人造地球卫星的变轨问题以及圆周运动各量随半径的变化关 系． 2 2 v Mm m G r r =，得 GM v r =，在人造卫星自然运行的轨道上，线速度随着距地心 的距离减小而增大，所以远地点的线速度比近地点的线速度小，v A 高一年级物理必修二知识点万有引力 定义： 万有引力是由于物体具有质量而在物体之间产生的一种相互作用。它的大小和物体的质量以及两个物体之间的距离有关。物体的质量越大，它们之间的万有引力就越大；物体之间的距离越远，它们之间的万有引力就越小。 两个可看作质点的物体之间的万有引力，可以用以下公式计算：F＝GmM/r^2,即万有引力等于引力常量乘以两物体质量的乘积除以它们距离的平方。其中G代表引力常量，其值约为6.67×10的负11次方单位N·m2/kg2。为英国科学家卡文迪许通过扭秤实验测得。 万有引力的推导： 若将行星的轨道近似的看成圆形，从开普勒第二定律可得行星运动的角速度是一定的，即： ω=2π/T(周期) 如果行星的质量是m，离太阳的距离是r，周期是T，那么由运动方程式可得，行星受到的力的作用大小为 mrω^2=mr（4π^2）/T^2 另外，由开普勒第三定律可得 r^3/T^2=常数k' 那么沿太阳方向的力为 mr（4π^2）/T^2=mk'（4π^2）/r^2 由作用力和反作用力的关系可知，太阳也受到以上相同大小的力。从太阳的角度看，（太阳的质量M）（k''）（4π^2）/r^2 是太阳受到沿行星方向的力。因为是相同大小的力，由这两个式子比较可知，k'包含了太阳的质量M，k''包含了行星的质量m。由此可知，这两个力与两个天体质量的乘积成正比，它称为万有引力。 如果引入一个新的常数（称万有引力常数），再考虑太阳和行星的质量，以及先前得出的4·π2，那么可以表示为 万有引力=GmM/r^2 两个通常物体之间的万有引力极其微小，我们察觉不到它，可以不予考虑。比如，两个质量都是60千克的人，相距0.5米，他们之间的万有引力还不足百万分之一牛顿，而一只蚂蚁拖动细草梗的力竟是这个引力的1000倍！但是，天体系统中，由于天体的质量很大，万有引力就起着决定性的作用。在天体中质量还算很小的地球，对其他的物体的万有引力已经具有巨大的影响，它把人类、大气和所有地面物体*在地球上，它使月球和人造地球卫星绕地球旋转而不离去。 重力，就是由于地面附近的物体受到地球的万有引力而产生的。 任意两个物体或两个粒子间的与其质量乘积相关的吸引力。自然界中最普遍的力。简称引力，有时也称重力。在粒子物理学中则称引力相互作用和强力、弱力、电磁力合称4种基本相互作用。引力是其中最弱的一种，两个质子间的万有引力只有它们间的电磁力的1／1035，质子受地球的引力也只有它在一个不强的电场1000伏／米的电磁力的1／1010。因此研究粒子间的作用或粒子在电子显微镜和加速器中运动时，都不考虑万有引力。一般物体之间的引力也是很小的，例如两个直径为1米的铁球，紧靠在一起时，引力也只有1.14×10^(-3)牛顿，相当于0.03克的一小滴水的重量。但地球的质量很大，这两个铁球分别受到4×104牛顿的地球引力。所以研究物体在地球引力场中的运动时，通常都不考虑周围其他物体的引力。天体如太阳和地球的质量都很大，乘积就更大，巨大的引力就能使庞然大物绕太阳转动。引力就成了支配天体运动的的一种力。恒星的形成，在高温状态下不弥散反而逐渐收缩，最 高一物理五章曲线运动单元测试题 （时间90分钟，总分100分） 一．选择题（本题共14小题．每小题4分，共56分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分．请将正确答案填在答题卡中） 1．关于曲线运动, 以下说法正确的是（） A．曲线运动是一种变速运动 B．做曲线运动的物体合外力一定不为零C．做曲线运动的物体所受的合外力一定是变化的 D．曲线运动不可能是一种匀变速运动2.关于平抛运动，下列说法中正确的是（） A．平抛运动是匀速运动 B.平抛运动是匀变速曲线运动 C．平抛运动不是匀变速运动 D.作平抛运动的物体落地时速度方向一定是竖直向下的 3、做平抛运动的物体，在水平方向通过的最大距离取决于（） A ．物体的高度和受到的重力 B ．物体受到的重力和初速度 C ．物体的高度和初速度 D ．物体受到的重力、高度和初速度 4．在高h处以初速度 v将物体水平抛出，它们落地与抛出点的水平距离为s，落地时速度为1 v，则此物体从抛出到落地所经历的时间是（不计空气阻力）( ) A、 B、 C、() g v v 1 - D、 5．对于匀速圆周运动的物体，下列物理量中不断变化的是（） A. 转速 B.角速度 C.周期 D. 线速度 6．列车轨道在转弯处外轨高于内轨，其高度差由转弯半径与火车速度确定。若在某转弯处规定行驶速度为v，则下列说法中正确的是：（） ①当以速度v通过此弯路时，火车重力与轨道面支持力的合力提供向心力；②当以速度v 通过此弯路时，火车重力、轨道面支持力和外轨对轮缘侧弹向力的合力提供向心力；③当速度大于v时，轮缘侧向挤压外轨；④当速度小于v时，轮缘侧向挤压外轨。 A. ①③ B. ①④ C. ②③ D. ②④ 7.质量为m的飞机，以速率v在水平面上做半径为r的匀速圆周运动，空气对飞机作用力的 高中物理学习材料 （灿若寒星**整理制作） 万有引力练习 1．关于万有引力定律应用于天文学研究的历史事实，下列说法中正确的是() A．天王星、海王星和冥王星，都是运用万有引力定律、经过大量计算后而发现的B．在18世纪已经发现的7个行星中，人们发现第七个行星——天王星的运动轨道总是同根据万有引力定律计算出来的结果有比较大的偏差，于是有人推测，在天王星轨道外还有一个行星，是它的存在引起了上述偏差 C．第八个行星，是牛顿运用自己发现的万有引力定律，经大量计算而发现的D．冥王星是英国剑桥大学的学生亚当斯和勒维列合作研究后共同发现的 答案：B 解析：只要认真阅读教材，便能作出正确判断。 2．2007年1月17日，我国在西昌发射了一枚反卫星导弹，成功地进行了一次反卫星武器试验。相关图片如图所示，则下列说法正确的是() A．火箭发射时，由于反冲而向上运动 B．发射初期时，弹头处于超重状态，但它受到的重力越来越小 C．高温高压燃气从火箭尾部喷出时对火箭的作用力与火箭对燃气的作用力大小相等 D．弹头即将击中卫星时，弹头的加速度大于卫星的加速度 答案：ABC 解析：火箭发射时，向下喷出高速高压燃气，得到反冲力，从而向上运动，而且燃气对火箭的作用力与火箭对燃气的作用力为作用力与反作用力，大小一定相等，故A、C正确；发射初期，弹头加速度向上，处于超重状态，但随它离地高度的增大，重 力越来越小，B正确。由 GMm (R＋h)2 ＝ma可知，弹头击中卫星时，在同一高度处，弹头与 卫星的加速度大小相等，D错误。 3．(2012·河北冀州中学高一期中)宇航员乘飞船前往A星球，其中有一项任务是测该星球的密度。已知该星球的半径为R，引力常量为G。结合已知量有同学为宇航员设计了以下几种测量方案。你认为不正确的是() A．当飞船绕星球在任意高度运行时测出飞船的运行周期T B．当飞船绕星球在任意高度运行时测出飞船的运行周期T和飞船到星球的距离h C．当飞船绕星球表面运行时测出飞船的运行周期T D．当飞船着陆后宇航员测出该星球表面的重力加速度g 答案：A 4．(南京市板桥中学12～13学年高一下学期期中) “嫦娥二号”已于2010年10月1日发射，其环月飞行的高度距离月球表面100km，所探测到的有关月球的数据将比环月飞行高度为200km的“嫦娥一号”更加 F α l F α A B C 地球 卫星 高一物理 下学期期末测试 卷 一、单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。） 1．在光滑水平面上，一质量为m 的小球在绳的拉力作用下做半径为r 的匀速圆周运动，小球运动的线速度大小为v ，则绳的拉力F 大小为 A ．r v m B ． r v m 2 C ．mvr D ．mvr 2 2．如图所示，一个物块在与水平方向成α角的恒定推 力F 的作用下，沿水平面向右运动一段距离l 。在此过程中，恒力F 对物块所做的功为 A ．Fl B ．Fl sin α C ．Fl cos α D ．Fl tan α 3．一颗运行中的人造地球卫星，若它到地心的距离为r 时，所受万有引力为F ，则它到地心的距离为2r 时，所受万有引力为 A ． 41 F B ．2 1F C ．4F D ．2F 4．将一小球以3m/s 的速度从0.8m 高处水平抛出，不计空气阻力，取g =10m/s 2，小球 落地点与抛出点的水平距离为 A ．0.8m B ．1.2m C ．1.6m D ．2.0m 5．如图所示，一卫星绕地球运动，运动轨迹为椭圆， A 、B 、C 、D 是轨迹上的四个位置，其中A 点距离地球 最近，C 点距离地球最远。卫星运动速度最大的位置是 A ．A 点 B ．B 点 C ．C 点 D ．D 点 6．质量是2g 的子弹，以300m/s 的速度垂直射入厚度为5cm 的木板，射穿后的速度为100m/s 。则子弹射穿木板过程中受到的平均阻力大小为 A ．1000N B ．1600N C ．2000N D ．2400N 7．如图所示，一半圆形碗，内径为R ，内壁光滑。将一质量为m 的小球从碗边缘A 点由静止释放，当球滑到碗底的最低点B 时，球对碗底的压力大小为 A ．mg B ．2mg C ．3mg D ．4mg 8．在一根两端封闭的玻璃管中注满清水，水中放一个圆柱形的红蜡块R ，（蜡块的直径略小于玻璃管的内径），轻重适宜，它能在玻璃管内的水中匀速上升。如图，当红蜡块从A 端开始匀速上升的同时，将玻璃管由静止开始水平向右匀加速移动。红蜡块与玻璃管间的摩擦很小，可以忽略不计，在这一过程中红蜡块相对于地面 B A 乙 R 甲 R A B a v 《万有引力与航天》高三复习教学设计 （ 一） 设计思想 本讲主要内容就是《万有引力》部分一轮复习。通过教学，给学生一个清晰的知识脉络和模型，使学生在面对高考试题时能高效入题，高效做题，高效得分。促进学生熟练掌握， 并能减轻学生学习的负担，提高学习的效率。其次就是通过这部分内容的学习，激发学 生对航空、航天产生更加浓厚的兴趣和爱好。 （ 二 ） 教材分析 《万有引力与航天》在高考试题中是一个必出的内容。几乎每年都以选择题的形式出 现。 本专题的知识是以所学物理规律解决“天地”问题的典范。所以深刻理解万有引力定 律及应用的条件、范围和思路，是这个单元教学的中心。 在万有引力的应用上，主要有三方面，一是在地表面附近的应用， G Mm =mg, R 2 和 G Mm =Fn+mg （矢量相加），前者是在不考虑自转影响时用（因为在地面上的物 R 2 体随，后者是在考虑地球自转影响时用。二是在天上的应用（以圆周运动为主），依据 是 G Mm ＝F ｎ。三是卫星的发射与变轨的问题。 r 2 （ 三） 学情分析 经过高二的学习之后，学生对万有引力定律及其应用有了一定的认识，但由于时间较 长，学生不仅在知识上有所遗忘，更重要的是规律的生疏和方法经验的缺失、遗忘，致使学生对这部分知识又成陌路。所以在一轮复习时，回顾知识，用一些做过的问题作为引子，唤醒学生记忆，并在此基础上有针对性地加强经验、方法、模型的小结（针对考试），可更有效地提升做题的效率。 （ 四） 教学目标 1、知识与技能 （1） ）复习回顾《万有引力》。 （2））小结回顾归纳万有引力定律在实际中的应用及典型模型，指出各类问题解决的 方法思路。提高学生做题的技巧和能力。 （3））通过适量练习，小结方法经验，指出需要注意的事项。提高解题技巧和估算能力。 2、过程与方法 （1））能够应用万有引力定律解决简单的引力计算问题。 （2））掌握计算天体质量与密度方法。 （3））掌握天体运动规律与宇宙速度的概念。 3、情感、态度与价值观 （1））航空与航天，是多少优秀中华儿女的梦想，通过学习掌握万有引力定律及其应用，促使学生热爱航空航天事业，激发学生的深厚兴趣，为我国航空航天事业贡献力量。（2））通过本单元教学，可以培养学生热爱生活的态度和实事求是的精神，培养学生唯 物史观和探索宇宙兴趣和爱好。 （五）教学重难点 教学重点：万有引力在天体运动中的应用教 学难点：万有引力与重力的关系应用 （六）教学方法 1、小结归纳、难点透析； 2、例题归类、方法点拨； 3、联系实际、激发兴趣。 （七）教学手段 1、多媒体呈现主要内容和主要过程； 2、板书内容要点和演练过程。 （八）教学过程 一复习回顾基本知识 【知识储备】 1、开普勒行星运动第一定律：. 第二定律：. 第三定律：. 2 、有两个质量均匀分布的小球，质量分别为M 和m，半径为r，两球间距离也为 r，则两球之间的万有引力为。 3、向心力计算公式F = F = F= 。 高一综合测试卷 班级 姓名得分 一、单选（30分） 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、卡文迪许 B. 牛顿、伽利略 C. 牛顿、卡文迪许 D. 开普勒、伽利略 2．下列关于匀速圆周运动的说法中正确的是（） A ．匀速圆周运动状态是平衡状态 B ．匀速圆周运动是匀变速曲线运动 C ．匀速圆周运动是速度和加速度都不断改变的运动 D ．匀速圆周运动的物体受到的合外力是恒力 3．假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍，仍做圆周运动，则（） A ．根据公式v=ωr ，可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍 B ．根据公式r v m F 2 ，可知卫星运动的线速度将增大到原来的 2倍C ．根据公式F=m r v 2 ，可知卫星所需要的向心力将减小到原来的21倍D ．根据公式F=G 2 r Mm ，可知地球提供的向心力将减小到原来的 4 1倍 4．一起重机吊着物体以加速度a(a 高一物理必修二期末模拟试卷 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，有的小 题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。） 1．下列说法正确的是 （ ） A ．木块放在桌面上要受到一个向上的弹力，这是由于木块发生微小的形变而产生的 B ．拿一根细竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿的弹力，这是由于木头发生形变而产生的 C ．放在斜面上的物体对斜面的压力是由于斜面发生微小形变而产生的 D ．挂在电线下面的电灯受到向上的拉力，是因为电线发生微小的形变而产生的 2．关于力，速度，加速度，运动状态之间的关系，下列说法正确的是 （ ） A ．运动物体的加速度逐渐增大，速度也一定增大 B ．物体的速度为零时，加速度也一定为零 C ．如果物体运动状态会发生改变，则物体所受的合外力一定不为零 D ．物体受到的合外力的方向与物体加速度方向相同，与速度方向也一定相同 3．用手将一个水桶竖直上加速．．提起时，下列判断正确的是 （ ） A ．手提桶的大力于桶所受的重力 B ．手提桶的力等于桶所受的重力 C ．手提桶的力大于桶拉手的力 D ．手提桶的力等于桶拉手的力 4．冰面对溜冰运动员的最大静摩擦力为运动员重力的k 倍，在水平冰面上沿半径为R 的圆周滑行的运动员，其安全速度的最大值是 （ ） A ．gR k B ．kgR C ．kgR 2 D ．k gR / 5．假如一个做匀速圆周运动的人造地球限卫星的轨道半径增大到原来的2倍，仍做圆周运动，则 （ ） A ．根据公式v =ωr ，可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍 B ．根据公式r v m F 2 =，可知卫星所需的向心力将减小到原来的21 C ．根据公式2 r Mm G F =，可知地球提供的向心力将减小到原来的41 D ．根据上述B 和C 中给出的公式，可知卫星运动的线速度将减小到原来的2 2 6． 汽车关闭发动机后，它的位移随时间变化的关系是s=20t －2t 2(s 的单位是m ，t 的单位是s)则它停下来所花的时间是： （ ） A ．2.5s B ．5s C ．10s D ．20s 7．如图所示，小船以大小为v 1、方向与上游河岸 成θ的速度（在静水中的速度）从A 处过河， 经过t 时间，正好到达正对岸的B 处。现要使小 船在更短的时间内过河并且也正好到达正对岸B 处，在水流速度不变的情况下，可采取下列方法 中的哪一种： （ ） A ．只要增大v 1大小，不必改变θ角B ．只要增大θ角，不必改变v 1大小 C ．在增大v 1的同时，也必须适当增大θ角 D ．在增大v 1的同时，也必须适当减小θ角 【1】天体的质量与密度的估算 下列哪一组数据能够估算出地球的质量 A.月球绕地球运行的周期与月地之间的距离 B.地球表面的重力加速度与地球的半径 C.绕地球运行卫星的周期与线速度 D.地球表面卫星的周期与地球的密度 解析：人造地球卫星环绕地球做匀速圆周运动。月球也是地球的一颗卫星。 设地球的质量为M ，卫星的质量为m ，卫星的运行周期为T ，轨道半径为r 根据万有引力定律：r T 4m r Mm G 2 22π=……①得：23 2G T r 4M π=……②可见A 正确 而T r 2v π= ……由②③知C 正确 对地球表面的卫星，轨道半径等于地球的半径，r=R ……④ 由于3 R 4M 3 π= ρ ……⑤结合②④⑤得： G 3T 2π = ρ 可见D 错误 球表面的物体，其重力近似等于地球对物体的引力 由2 R Mm G mg =得：G g R M 2= 可见B 正确 【2】普通卫星的运动问题 我国自行研制发射的“风云一号”“风云二号”气象卫星的运行轨道是不同的。“风云一号”是极地圆形轨道卫星，其轨道平面与赤道平面垂直，周期为12 h ，“风云二号”是同步轨道卫星，其运行轨道就是赤道平面,周期为24 h 。问：哪颗卫星的向心加速度大？哪颗卫星的线速度大？若某天上午8点，“风云一号”正好通过赤道附近太平洋上一个小岛的上空，那么“风云一号”下次通过该岛上空的时间应该是多少？ 解析：由开普勒第三定律T 2∝r 3知：“风云二号”卫星的轨道半径较大 又根据牛顿万有引力定律r v m ma r Mm G 2 2==得： 2r M G a =，可见“风云一号”卫星的向心加速度大， r GM v =，可见“风云一号”卫星的线速度大， “风云一号”下次通过该岛上空，地球正好自转一周，故需要时间24h ，即第二天上午8点钟。 【探讨评价】由万有引力定律得：2 M a G r =，v = ω= 2T π = 【3】同步卫星的运动 下列关于地球同步卫星的说法中正确的是： A 、为避免通讯卫星在轨道上相撞，应使它们运行在不同的轨道上 B 、通讯卫星定点在地球赤道上空某处，所有通讯卫星的周期都是24h C 、不同国家发射通讯卫星的地点不同，这些卫星的轨道不一定在同一平面上 D 、不同通讯卫星运行的线速度大小是相同的，加速度的大小也是相同的。 课题 6.3 万有引力定律 第1课时 整理人： 季 渴 教 学 目 标 知识与技能： 1、 理解万有引力定律的推导思路和过程 2、 掌握万有引力定律的内容及表达公式，知道万有引力定律得出的意义 3、 了解引力常量的测量及意义 过程与方法： 1、体会科学研究过程中根据事实和分析推理进行猜想、假设和检验的重要性, 2、结合“月—地检验”，经历思维程序“提出问题→猜想与假设→理论分析→实验观测→验证结论” 培养学生探究思维能力 情感态度与价值观： 让学生体验感受物理研究过程中的严谨与魅力，激发学生研究物理的兴趣 重点 万有引力定律的内容及表达公式 难点 对万有引力定律及物体间距离的理解 教具 多媒体课件 教学要点：理解万有引力定律的内容及表达式的应用 特别关注：万有引力定律的内容及公式 知识链接：开普勒第三定律和向心力 教学流程： 【导入新课】 [复习提问] 师：上节课我们学习了太阳与行星间的关系式是什么？ 生：2 r Mm G F = 师：我们上节课还留了一个问题：那就是太阳与行星间的引力规律是否适用于卫星绕行星的运动？ 生：同学们进行讨论，得出了不同的答案。 师：那么这节课我们就来研究一下，地面物体与天体间的相互作用力是否也有同样的“平方反比关系”？ 下面请同学们阅读第三节开头的三个自然段，体会牛顿当年是怎样思考这个问题的。 【新课教学】 一、 月地检验： 师：要想证明猜想必须由事实来验证。下面我给大家这些物理量，地球表面的重力加速度g=9.8m/s 2，也 能比较精确地测定月球与地球的距离为60倍地球半径，r=3.8?108m ；月球公转的周期为27.3天。 通过刚才的阅读你能否证明地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力， 遵从相同的规律。 生：学生进行思考，有的同学会得出一些头绪。 师：经过计算证明计算结果和我们的预期符合的很好。 生：得出结论：地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同一种力。 师：那么大家再想想是不是任意物体间都有平方反比关系的吸引力吗？但是，为什么我们都没有感觉到大 楼、大石头之类的物体吸引我们呢？ 生：因为身边物体的质量比天体的质量小得多，我们觉察不出罢了。 高一物理必修2圆周运动测试题 第Ⅰ卷（选择题） 一．选择题 （请将你认为正确的答案代号填在Ⅱ卷的答题栏中，本题共12小题） 1. 冰面对滑冰运动员的最大摩擦力为其重力的k 倍，在水平冰面上沿半径为R 的圆周滑行的运动员，若仅依靠摩擦力来提供向心力而不冲出圆形滑道，其运动的速度应满足 A.v kRg ≥ B.v kRg ≤ C.2v kRg ≤ D./2v kRg ≤ 2. 高速行驶的竞赛汽车依靠摩擦力转弯是有困难的，所以竞赛场地的弯道处做成斜坡，如果弯道半径为r ，斜坡和水平面成角，则汽车完全不依靠摩擦力转弯时的速度大小为. A.gr sin B.gr cos C.αtan gr D.αcot gr 3. 如图所示，ab 、cd 是竖直平面内两根固定的光滑细杆，a 、b 、c 、d 位于同一圆周上，b 点为圆周的最低点，c 点为圆周的最高点，若每根杆上都套着一个小滑环（图中未画出），将两滑杆同时从a 、c 处由静止释放，用t 1、t 2分别表示滑环从a 到b 、c 到d 所用的时间，则 A.t 1=t 2 B.t 1>t 2 C.t 1 第六章 万有引与航天 2009-4-12 知识框架： 12 2 m m r :-:::F G ,,,,()V,,T (,,) G ω?? ?-??-=??-??????动力学特征万有引力提供向心力研究的对象天体运动运动学特征匀速圆周运动行星运动开普勒三定律内容万有引定定律公式引力常量的测量卡迪许扭秤实验发现新星天体质量密度的测定卫星的发射运行变轨返回人造卫星宇宙飞船线速度角速度周期与轨道半径的关系万有引力定律的应用宇宙速度第一宇宙速度第二宇宙速度第三宇宙速度宇宙大前沿知识,??? ?? ? ??????? ?????????????? 爆炸理论中子星双星系统黑洞 知识要点： 一、开普勒行星三定律 １．开普勒行星三定律将行星的运动描述得更加完善。 ２．开普勒行星三定律的内容。 第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。开普勒第一定律又叫轨道定律。 第二定律：对每一个行星而言，太阳与行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积，开普勒第二定律又叫面积定律。 第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。开普勒第三定律又叫做周期定律。 以Ｔ１、Ｔ２表示两个行星的公转周期，a １、a ２表示两个行星椭圆轨道的半长轴，则周 期定律可表示为K T a =33 或22 3 22131T a T a =，比值Ｋ是与行星无关而只与太阳有关的恒量。 中学阶段行星的运动轨道按圆轨道处理。所以有K T r =33 或22 3 2213 1T r T r =（其中r 是行星 的轨道半径） 二、万有引力定律 （一）万有引力定律 1．内容： 自然界中的任何两个物体都相互吸引，引力的大小与两个物体的质量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比。引力的方向在两物体的连线上。 2．公式：2r Mm G F = Ｇ为万有引力常量Ｇ＝6.67×10-11N ·m 2/kg 2 3．适用条件： 适用于相距离很远的，可以看作质点的物体间的相互作用，质量分布均匀的球体也可用此公式计算，其中r 指球心间距离。当两个物体间距离远远大于物体本身的大小时，物体可 高中物理学习材料 （马鸣风萧萧**整理制作） 万有引力练习 1．关于万有引力定律应用于天文学研究的历史事实，下列说法中正确的是() A．天王星、海王星和冥王星，都是运用万有引力定律、经过大量计算后而发现的 B．在18世纪已经发现的7个行星中，人们发现第七个行星——天王星的运动轨道总是同根据万有引力定律计算出来的结果有比较大的偏差，于是有人推测，在天王星轨道外还有一个行星，是它的存在引起了上述偏差 C．第八个行星，是牛顿运用自己发现的万有引力定律，经大量计算而发现的 D．冥王星是英国剑桥大学的学生亚当斯和勒维列合作研究后共同发现的 答案：B 解析：只要认真阅读教材，便能作出正确判断。 2．2007年1月17日，我国在西昌发射了一枚反卫星导弹，成功地进行了一次反卫星武器试验。相关图片如图所示，则下列说法正确的是() A．火箭发射时，由于反冲而向上运动 B．发射初期时，弹头处于超重状态，但它受到的重力越来越小C．高温高压燃气从火箭尾部喷出时对火箭的作用力与火箭对燃气的作用力大小相等 D．弹头即将击中卫星时，弹头的加速度大于卫星的加速度 答案：ABC 解析：火箭发射时，向下喷出高速高压燃气，得到反冲力，从而向上运动，而且燃气对火箭的作用力与火箭对燃气的作用力为作用力与反作用力，大小一定相等，故A、C正确；发射初期，弹头加速度向上，处于超重状态，但随它离地高度的增大，重力越来越小，B正＝ma可知，弹头击中卫星时，在同一高度处，弹头与确。由GMm (R＋h)2 卫星的加速度大小相等，D错误。 3．(2012·河北冀州中学高一期中)宇航员乘飞船前往A星球，其中有一项任务是测该星球的密度。已知该星球的半径为R，引力常量为G。结合已知量有同学为宇航员设计了以下几种测量方案。你认为 高一人教版物理必修二期中测试（试题卷） 考试时间：60分钟试题满分：100分 一、选择题：本大题共15小题，每小题4分，共60分．在每小题的4个选项中，只有一项是符合题目要求的． 1．从同一高度以不同的速度水平抛出两个质量不同的石子，不计空气阻力，下列说法正确的是（） A．初速度大的先落地B．质量大的先落地 C．两个石子同时落地D．无法判断 2．关于平抛物体的运动，下列说法中正确的是（） A．物体只受重力的作用，是a＝g的匀变速运动 B．初速度越大，物体在空中运动的时间越长 C．物体落地时的水平位移与初速度无关 D．物体落地时的水平位移与抛出点的高度无关 3．物体做平抛运动时，描述物体在竖直方向的分速度v y（取向下为正）随时间变化的图线是图中的哪一个（） 4．平抛运动是（） A．匀速率曲线运动 B．匀变速曲线运动 C．加速度不断变化的曲线运动 D．加速度恒为重力加速度的曲线运动 5．下列说法正确的是（） A．匀速圆周运动是一种匀速运动 B．匀速圆周运动是一种匀变速运动 C．匀速圆周运动是一种变加速运动 D．物体做匀速圆周运动时其向心力垂直于速度方向，不改变线速度的大小 6．关于“地心说”和“日心说”的下列说法中正确的是（） A．地心说的参考系是地球 B．日心说的参考系是太阳 C．地心说与日心说只是参考系不同，两者具有等同的价值 D．日心说是由开普勒提出来的 7．下列说法中正确的是（） A．总结出关于行星运动三条定律的科学家是开普勒 B．总结出万有引力定律的物理学家是伽俐略 C．总结出万有引力定律的物理学家是牛顿 D．第一次精确测量出万有引力常量的物理学家是卡文迪许 8．已知引力常量G和下列各组数据，能计算出地球质量的是（）A．地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的距离 B．人造地球卫星在地面附近运行的周期和轨道半径 C．月球绕地球运行的周期及月球的半径 D．若不考虑地球自转，已知地球的半径及地球表面的重力加速度 9．二十四节气中的春分与秋分均为太阳直射赤道，春分为太阳从南回归线回到赤道，秋分则为太阳从北回归线回到赤道。2004年3月20日为春分，9月23日为秋分，可以推算从春分到秋分187天，而从秋分到春分则为179天。关于上述自然现象，下列说法正确的是（设两段时间内地球公转的轨迹长度相等）（） A．从春分到秋分地球离太阳远B．从秋分到春分地球离太阳远C．夏天地球离太阳近D．冬天地球离太阳远 10．人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其速度是下列的（） A．一定等于7.9 km/s B．等于或小于7.9 km/s C．一定大于7.9 km/s D．介于7.9～11.2 km/s之间11．人造地球卫星以地心为圆心，做匀速圆周运动，下列说法正确的是（）A．半径越大，速度越小，周期越小 B．半径越大，速度越小，周期越大 C．所有卫星的速度均是相同的，与半径无关 第六章万有引力与航天 单元测试 班级姓名学号分数_____ 【满分：100分时间：90分钟】 第Ⅰ卷(选择题，共46分) 一、单选择（每个3分共3×10=30分） 1．(2019·湖南省株洲市高一下学期月考)下列说法符合物理史实的是() A．天文学家第谷通过艰苦的观测，总结出行星运动三大定律 B．开普勒进行“月—地检验”，并总结出了天上、地上物体所受的引力遵从相同的规律 C．布鲁诺在他的毕生著作《天体运行论》中第一次提出了“日心说”的观点 D．卡文迪许通过扭秤实验测定了引力常量G，也直接检验了万有引力定律的正确性 1.2019年5月17日，我国成功发射第45颗北斗导航卫星，该卫星属于地球静止轨道卫星(同步卫星)。该卫星() A．入轨后可以位于北京正上方B．入轨后的速度大于第一宇宙速度C．发射速度大于第二宇宙速度D．若发射到近地圆轨道所需能量较少3.如图所示，火星和地球都在围绕着太阳旋转，其运行轨道是椭圆.根据开普勒行星运动定律可知() A.火星绕太阳运行过程中，速率不变 B.地球靠近太阳的过程中，运行速率减小 C.火星远离太阳过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大 D.火星绕太阳运行一周的时间比地球的长 4.“奋进”号宇航员斯蒂法尼斯海恩·派帕在一次太空行走时丢失了一个工具包，关于工具包丢失的原因可能是() A．宇航员松开了拿工具包的手，在万有引力作用下工具包“掉”了下去 B．宇航员不小心碰了一下“浮”在空中的工具包，使其速度发生了变化 C．工具包太重，因此宇航员一松手，工具包就“掉”了下去 D．由于惯性，工具包做直线运动而离开了圆轨道 5．(2019·河南省洛阳市高一下学期期中)已知地球的半径为6.4×106 m ，地球自转的角速度为7.29×105 rad/s，地面的重力加速度为9.8 m/s2，在地球表面发射卫星的第一宇宙速度为7.9×103m/s，第三宇宙速度为16.7×103 m/s，月球到地球中心的距离为3.84×108 m，假设地球赤道上有一棵苹果树长到了接近月球那么高，则当苹果脱离苹果树后，将() A．落向地面B．成为地球的同步“苹果卫星” C．成为地球的“苹果月亮” D．飞向茫茫宇宙 6.1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动。如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为v1、v2，近地点到地心的距离为r，地球质量为M，引力常量为G。则() 7.1行星的运动 知识与技能 1．知道地心说和日心说的基本内容。 2．知道所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。 3．知道所有行星的轨道半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，且这个比值与行星的质量无关，但与太阳的质量有关。 4．理解人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，真理是来之不易的。 过程与方法 1．通过托勒密、哥白尼、第谷、开普勒等几位科学家对行星运动的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性并加深对行星运动的理解。 情感态度与价值观 1．澄清对天体运动神秘、模糊的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法。 2．感悟科学是人类进步不竭的动力。 教学重点 1．理解和掌握开普勒行星运动定律，认识行星的运动。学好本节有利于对宇宙中行星的运动规律的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法，并有利于对人造卫星的学习。 教学难点 1．对开普勒行星运动定律的理解和应用，通过本节的学习可以澄清人们对天体运动神秘、模糊的认识。 教学过程：略 新课教学 引入： 7．2太阳与行星间的引力 7．3万有引力定律 知识与技能 １．理解太阳与行星间存在引力 ２．能根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力表达式2r Mm G F ３．理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律 ４．理解地面上物体所受的重力与天体间的引力是同一性质的力，即服从平方反比定律的万有引力 过程与方法 １．通过推导太阳与行星间的引力公式，体会逻辑推理在物理学中的重要性 ２．体会推导过程中的数量关系 情感态度与价值观 １．感受太阳与行星间的引力关系，从而体会大自然的奥秘 ２．通过学习认识和借鉴科学的实验方法，充实自己的头脑，更好地去认识世界，建立科学的价值观 教学重点 １．根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力公式，记住推导出的引力公式 ２．在研究具体问题时，如何选取参考系 ３．质点概念的理解 教学难点 １．太阳与行星间的引力公式推导过程 ２．什么情况下可以把物体看作质点 教具 多媒体视频 课时安排 １课时 教学过程 开普勒定律发现之后，人们便开始更深入的思考：行星为什么这样运动？ 这节课我们“追寻着牛顿的足迹”，用自己的手和脑，重新“发现”万有引力定律。 一． 太阳对行星的引力 为了简化问题，行星的轨道按圆来处理，请猜想太阳与行星的引力与什么因数有关 研究的问题中，只有太阳、行星，那么他们之间的引力可能与太阳的质量、行星的质量、他们之间的距离以及行星与太阳之间的媒介物有关，还可能与太阳与行星的形状、大小有关。太阳与行星的是否可以看作质点？太阳与行星之间是真空，对太阳与行星的引力有无影响？ 讨论小结：太阳与行星之间的引力应该与行星到太阳的距离、太阳的质量、行星的质量有关。我们先研究太阳对行星的引力，这样只研究引力与行星的质量以及太阳与行星之间的距离的关系。那么，F 与r 的定量关系是什么？高一年级物理必修二知识点万有引力
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