高一物理必修二第六章《萬(wàn)有引力與航天》知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

高一物理必修二第六章《萬(wàn)有引力與航天》知識(shí)點(diǎn)總結(jié)高一物理必修二第六章《萬(wàn)有引力與航天》知識(shí)點(diǎn)總結(jié)高一物理必修二第六章《萬(wàn)有引力與航天》知識(shí)點(diǎn)總結(jié)資料僅供參考文件編號(hào)：2022年4月高一物理必修二第六章《萬(wàn)有引力與航天》知識(shí)點(diǎn)總結(jié)版本號(hào)：A修改號(hào)：1頁(yè)次：1.0審核：批準(zhǔn):發(fā)布日期：萬(wàn)有引力與航天知識(shí)點(diǎn)總結(jié)一、人類認(rèn)識(shí)天體運(yùn)動(dòng)的歷史1、“地心說(shuō)”的內(nèi)容及代表人物：托勒密（歐多克斯、亞里士多德）2、“日心說(shuō)”的內(nèi)容及代表人物：哥白尼（布魯諾被燒死、伽利略）二、開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的內(nèi)容開(kāi)普勒第二定律：開(kāi)普勒第三定律：K—與中心天體質(zhì)量有關(guān)，與環(huán)繞星體無(wú)關(guān)的物理量；必須是同一中心天體的星體才可以列比例，太陽(yáng)系：三、萬(wàn)有引力定律1、內(nèi)容及其推導(dǎo)：應(yīng)用了開(kāi)普勒第三定律、牛頓第二定律、牛頓第三定律。①②

③

2、表達(dá)式：3、內(nèi)容：自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量m1,m2的乘積成正比，與它們之間的距離r的二次方成反比。4.引力常量：G=×10-11N/m2/kg2，牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律后的100多年里，卡文迪許在實(shí)驗(yàn)室里用扭秤實(shí)驗(yàn)測(cè)出。5、適用條件：①適用于兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的萬(wàn)有引力大小的計(jì)算。②對(duì)于質(zhì)量分布均勻的球體，公式中的r就是它們球心之間的距離。③一個(gè)均勻球體與球外一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的萬(wàn)有引力也適用，其中r為球心到質(zhì)點(diǎn)間的距離。④兩個(gè)物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物體本身的大小時(shí)，公式也近似的適用，其中r為兩物體質(zhì)心間的距離。6、推導(dǎo)：四、萬(wàn)有引力定律的兩個(gè)重要推論1、在勻質(zhì)球?qū)拥目涨粌?nèi)任意位置處，質(zhì)點(diǎn)受到地殼萬(wàn)有引力的合力為零。2、在勻質(zhì)球體內(nèi)部距離球心r處，質(zhì)點(diǎn)受到的萬(wàn)有引力就等于半徑為r的球體的引力。五、黃金代換若已知星球表面的重力加速度g和星球半徑R，忽略自轉(zhuǎn)的影響，則星球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力等于物體的重力，有所以其中是在有關(guān)計(jì)算中常用到的一個(gè)替換關(guān)系，被稱為黃金替換。導(dǎo)出：對(duì)于同一中心天體附近空間內(nèi)有，即：環(huán)繞星體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度就是該點(diǎn)的重力加速度。雙星系統(tǒng)兩顆質(zhì)量可以相比的恒星相互繞著旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，叫雙星。設(shè)雙星的兩子星的質(zhì)量分別為M1和M2，相距L，M1和M2的線速度分別為v1和v2，角速度分別為ω1和ω2，由萬(wàn)有引力定律和牛頓第二定律得：M1M2M1M2ω1ω2Lr1r2M2：相同的有：周期，角速度，向心力，因?yàn)?，所以軌道半徑之比與雙星質(zhì)量之比相反：線速度之比與質(zhì)量比相反：七、宇宙航行：1、衛(wèi)星分類：偵察衛(wèi)星、通訊衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星……3、衛(wèi)星軌道：可以是圓軌道，也可以是橢圓軌道。地球?qū)πl(wèi)星的萬(wàn)有引力提供向心力，所以圓軌道圓心或橢圓軌道焦點(diǎn)是地心。分為赤道軌道、極地軌道、一般軌道。二、1、三個(gè)宇宙速度：第一宇宙速度（發(fā)射速度）：s。最小的發(fā)射速度，最大的環(huán)繞速度。第二宇宙速度（脫離速度）：s。物體掙脫地球引力束縛，成為繞太陽(yáng)運(yùn)行的小行星或飛到其他行星上去的最小發(fā)射速度。第三宇宙速度（逃逸速度）：s。物體掙脫太陽(yáng)引力束縛、飛到太陽(yáng)系以外的宇宙空間去的最小發(fā)射速度。s＜v＜s時(shí)，衛(wèi)星繞地球旋轉(zhuǎn)，其軌道是橢圓，地球位于一個(gè)焦點(diǎn)上。s＜v＜km/s時(shí)，衛(wèi)星脫離地球束縛，成為太陽(yáng)系的一顆小行星。2、(1)人造衛(wèi)星的線速度、角速度、周期表達(dá)式：將不同軌道上的衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)都看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則有

可得：同一中心天體的環(huán)繞星體（靠萬(wàn)有引力提供向心力的環(huán)繞星體，必須是“飄”起來(lái)的，赤道上的物體跟同步衛(wèi)星比較不可以用此結(jié)論）R↑T↑a↓v↓ω↓(2)超重與失重：人造衛(wèi)星在發(fā)射升空時(shí)，有一段加速運(yùn)動(dòng)；在返回地面時(shí)，有一段減速運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)過(guò)程加速度方向均向上，因?yàn)槎际浅貭顟B(tài)。人造衛(wèi)星在沿圓軌道運(yùn)行時(shí)，萬(wàn)有引力提供向心力，所以處于完全失重狀態(tài)。三、典型衛(wèi)星：1、近地衛(wèi)星：通常把高度在500千米以下的航天器軌道稱為低軌道，500千米~2000千米高的軌道稱為中軌道。中、低軌道合稱為近地軌道。在高中物理中，近地衛(wèi)星環(huán)繞半徑R≈R地=6400Km，2、同步衛(wèi)星：相對(duì)地面靜止且與地球自轉(zhuǎn)具有相同周期的衛(wèi)星叫地球同步衛(wèi)星，又叫通訊衛(wèi)星。特點(diǎn)：運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致（自西向東）。周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，T=24小時(shí)。角速度等于地球自轉(zhuǎn)角速度。所有衛(wèi)星都在赤道正上方，軌道平面與赤道平面共面。高度固定不變，離地面高度h=36000km。三顆同步衛(wèi)星作為通訊衛(wèi)星，則可覆蓋全球（兩級(jí)有部分盲區(qū)）地球所有同步衛(wèi)星，T、ω、v、h、均相同，m可以不同。3、擴(kuò)展：（1）變軌問(wèn)題：從內(nèi)往外為第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軌道，左邊切點(diǎn)為A點(diǎn)，右邊切點(diǎn)為B點(diǎn)。（內(nèi)軌道加速到達(dá)外軌道）（同一位置，a相同）（內(nèi)軌道加速達(dá)到外軌道）（同一位置，a相同）（）（離地球越近，g越大）（）（離地球越近，g越大）（2）赤道上物體與頭頂同步衛(wèi)星比較：（3）對(duì)接問(wèn)題：后面衛(wèi)星，先減速，做向心運(yùn)動(dòng)，降低一定高度后，再加速，離心，同時(shí)速度減慢，與前面衛(wèi)星對(duì)接。單元復(fù)習(xí)(1)例題推薦1．某人造地球衛(wèi)星距地面高h(yuǎn)，地球半徑為R，質(zhì)量為M，地面重力加速度為g0，引力常量為G．(1)分別用h、R、M、G表示出衛(wèi)星的周期T、線速度v、角速度ω；(2)分別用h，、R、g0表示衛(wèi)星的周期T、線速度v、角速度ω。2已知地球半徑為R，表面的重力加速度為g，地球自轉(zhuǎn)的角速度為ω。求人造通信衛(wèi)星(同步衛(wèi)星)的離地高度．練習(xí)鞏固2．靜止在地球表面跟隨地球自轉(zhuǎn)的物體受到的作用力有()A．萬(wàn)有引力和彈力B．萬(wàn)有引力、向心力和彈力C．萬(wàn)有引力、重力和彈力D．萬(wàn)有引力、向心力、彈力和摩擦力3．一質(zhì)量為60kg的人，在地球表面受重力為588N，月球表面的重力加速度為地球表面的1／6．此人在月球表面上()A．質(zhì)量為60kg，所受重力大小為588NB．質(zhì)量為60kg，所受重力大小為98NC．質(zhì)量為10kg，所受重力大小為588ND．質(zhì)量為10kg，所受重力大小為98N4．如圖6-7-1所示，“a和b是某天體M的兩個(gè)衛(wèi)星，它們繞天體公轉(zhuǎn)的周期為Ta和Tb，某一時(shí)刻兩衛(wèi)星呈如圖所示位置。且公轉(zhuǎn)方向相同，則下列說(shuō)法中正確的是()A．經(jīng)后，兩衛(wèi)星相距最近B．經(jīng)后，兩衛(wèi)星相距最遠(yuǎn)C．經(jīng)后，兩衛(wèi)星相距最近D．經(jīng)后，兩衛(wèi)星相距最遠(yuǎn)5．一宇宙飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，飛船原來(lái)的線速度是v1，周期是T1，若在某時(shí)刻它向后噴氣向前做加速運(yùn)動(dòng)，又進(jìn)入新的軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的線速度是v2，周期是T2，則A．v1＞v2，T1＞T2B．v1＞v2，T1＜T2C．v1＜v2，T1＜T2D．v1＜v2，T1＜T26．中子星是恒星世界的“侏儒”，直徑一般在20一40km，但密度大得驚人．若某中子星半徑為10km，密度為1.2×1017kg／m3。那么該中子星表面上的衛(wèi)星環(huán)繞速度應(yīng)為()A．約7.9km／sB．約km／sC．約×104km／sD．約5.8×104km／s7．有兩顆質(zhì)量相同的人造衛(wèi)星A、B，其軌道半徑分別為RA、RB，RA∶RB＝1∶4，那么下列判斷中正確的有()A．它們的運(yùn)行周期之比TA∶TB＝1∶4B．它們的運(yùn)行線速度之比vA∶vB＝4∶1C．它們所受的向心力之比FA∶FB＝4∶1D．它們的運(yùn)行角速度之比ωA∶ωB＝8∶18，人造地球衛(wèi)星的質(zhì)量為m，環(huán)繞地球的線速度為v，角速度為ω，軌道半徑為R，地球的質(zhì)量為M．當(dāng)人造地球衛(wèi)星的軌道半徑為2R時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是()A．根據(jù)，衛(wèi)星的線速度減小為v／2B．根據(jù)，衛(wèi)星的線速度增大為C．根據(jù)，衛(wèi)星的角速度減小到ω／2D．根據(jù)，衛(wèi)星的向心力減小到原來(lái)的1／49．月球表面的重力加速度為／s2，用彈簧在地球表面懸吊一物體，能使彈簧伸長(zhǎng)5cm，如在月球表面上重做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，則此彈簧的伸長(zhǎng)為cm．10．物體在—行星表面自由下落，第1s內(nèi)下落了m．若該行星的半徑為地球半徑的一半，那么它的質(zhì)量是地球的倍．11．—顆衛(wèi)星在行星表面上運(yùn)行，如果衛(wèi)星的周期為T，行星的平均密度為ρ，試證明ρT2是—個(gè)恒量．12．宇宙中有—星球的質(zhì)量約為地球的9倍，半徑約為地球的一半。若從地球上h高處平拋—物體，射程為60m，那么在該星球上，從同樣高度以同樣的初速度平拋同一物體，射程是多大2．人造衛(wèi)星在環(huán)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，衛(wèi)星中物體處于失重狀態(tài)是指（）A．失重狀態(tài)是指物體失去地球的重力作用B．失去地球重力，而只受向心力的作用C．受到地球引力和離心力的合力為零D．對(duì)支持它的物體的壓力或拉力為零3．關(guān)于萬(wàn)有引力定律的正確的說(shuō)法是（）A．萬(wàn)有引力定律僅對(duì)質(zhì)量較大的天體適用，對(duì)質(zhì)量較小的一般物體不適用B．兩物體間相互吸引的一對(duì)萬(wàn)有引力是一對(duì)平衡力C．恒星對(duì)行星的萬(wàn)有引力都是—樣大的D．開(kāi)普勒等科學(xué)家對(duì)天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究為萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)作了準(zhǔn)備4．在繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的太空實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)，下列可正常使用的儀器有（）A．溫度計(jì)B．天平C，彈簧秤D．水銀氣壓計(jì)E．?dāng)[鐘F．秒表5．l有一物體在地球表面受到的重力為40N，在離地面高為h＝R(R為地球半徑)處受到的重力為G1，在地心處受到的重力為G2，則（）A．G1＝40N，G2＝40NB．G1＝20N，G2＝0C．G1＝10N，G2＝0D．G1＝20N，G2＝∞6．設(shè)地球的質(zhì)量為M，半徑為R，自轉(zhuǎn)角速度為ω，引力常量為G，則有關(guān)同步衛(wèi)星的說(shuō)法中正確的是A．同步衛(wèi)星的軌道與地球的赤道在同一平面內(nèi)B．同步衛(wèi)星的離地高度為C，同步衛(wèi)星的離地高度為D．同步衛(wèi)星的角速度為ω，線速度大小為7．關(guān)于第一宇宙速度，下列說(shuō)法中正確的是()A．第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星運(yùn)行的最小速度B．第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星運(yùn)行的最大速度C．第一宇宙速度是地球同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度D．不同行星的第—宇宙速度是不同的8．已知地球的質(zhì)量為M，半徑為R，表面的重力加速度為g，那么地球的第一宇宙速度的表達(dá)式有A．B．C．D．9．關(guān)于萬(wàn)有引力定律中的引力常量的說(shuō)法正確的是()A．引力常量是由牛頓在發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律時(shí)同時(shí)得到的B．引力常量是卡文迪許巧妙地利用扭秤裝置，第一次較準(zhǔn)確地測(cè)出的C．引力常量的單位是ND．引力常量在數(shù)值上等于兩個(gè)質(zhì)量都是1kg的物體相距1km時(shí)的相互作用力10．一艘宇宙飛船在一個(gè)星球表面附近做圓形軌道環(huán)繞飛行，宇航員要估測(cè)該星球的密度只需要()A．測(cè)定飛船的環(huán)繞半徑B．測(cè)定行星的質(zhì)量C．測(cè)定飛船的環(huán)繞周期D．測(cè)定飛船的環(huán)繞速度11．登月火箭關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后在離月球表面112km的空中沿圓形軌道運(yùn)行，周期是120．5min，月球的半徑是1740km．根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算月球的質(zhì)量．(G＝6．67×10－11N·m2／kg212．已知地球半徑約為6．4×106m，又知月球繞地球的運(yùn)動(dòng)可近似看做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，試估算出月球到地心的距離(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)，、選擇題(每小題4分，共40分)1．16世紀(jì)，哥白尼根據(jù)天文觀測(cè)的大量資料，經(jīng)過(guò)40多年的天文觀測(cè)和潛心研究，提出“日心說(shuō)”的如下四個(gè)基本論點(diǎn)，這四個(gè)論點(diǎn)目前看存在缺陷的是 （） A．宇宙的中心是太陽(yáng)，所有行星都在繞太陽(yáng)作勻速圓周運(yùn)動(dòng) B．地球是繞太陽(yáng)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的行星，月球是繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，它繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)還跟地球一起繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng) C．天穹不轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)榈厍蛎刻熳晕飨驏|自轉(zhuǎn)一周，造成天體每天東升西落的現(xiàn)象 D．與日地距離相比，恒星離地球都十分遙遠(yuǎn)，比日地間的距離大得多2．下列關(guān)于萬(wàn)有引力的說(shuō)法，正確的有（） A．物體落到地面上，說(shuō)明地球?qū)ξ矬w有引力，物體對(duì)地球沒(méi)有引力 B．萬(wàn)有引力定律是牛頓在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)的 C．地面上自由下落的蘋果和天空中運(yùn)行的月亮，受到的都是地球的萬(wàn)有引力 D．F=中的G是一個(gè)比例常數(shù)，是沒(méi)有單位的3．關(guān)于萬(wàn)有引力定律的適用范圍，下列說(shuō)法中正確的有（）A．只適用于天體，不適用于地面的物體B．只適用于球形物體，不適用于其他形狀的物體C．只適用于質(zhì)點(diǎn)，不適用于實(shí)際物體D．適用于自然界中任何兩個(gè)物體之間4．從天文望遠(yuǎn)鏡中觀察到銀河系中有兩顆行星繞某恒星運(yùn)行，兩行星的軌道均為橢圓，觀察測(cè)量到它們的運(yùn)轉(zhuǎn)周期之比為8:1，則它們橢圓軌道的半長(zhǎng)軸之比為 （） A．2:1 B．4:1 C．8:1 D．1:45．地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，若高空中某處的重力加速度為g/2，則該處距地面的高度為（） A．（一1）RB．R C．RD．2R6．在地球（看作質(zhì)量均勻分布的球體）上空有許多同步衛(wèi)星，下面說(shuō)法中正確的是（）A．它們的質(zhì)量可能不同 B．它們的速度可能不同C．它們的向心加速度可能不同 D．它們離地心的距離可能不同7．已知引力常數(shù)G和下列各組數(shù)據(jù)，能計(jì)算出地球質(zhì)量的是 （）A．地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期及地球離太陽(yáng)的距離B．月球繞地球運(yùn)行的周期及月球離地球的距離C．人造地球衛(wèi)星在地面附近繞行的速度及運(yùn)行周期D．若不考慮地球自轉(zhuǎn)，己知地球的半徑及重力加速度8．若有一艘宇宙飛船在某一行星表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)其周期為T，引力常量為G，那么該行星的平均密度為（） A． B． C． D．9．地球公轉(zhuǎn)的軌道半徑為R1，周期為T1，月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道半徑為R2，周期為T2，則太陽(yáng)質(zhì)量與地球質(zhì)量之比為（） A．B．C．D．10．兩顆行星A和B各有一顆衛(wèi)星a和b，衛(wèi)星軌道接近各自行星的表面，如果兩行星的質(zhì)量之比為MA/MB=P，兩行星半徑之比為RA/RB=q，則兩個(gè)衛(wèi)星的周期之比Ta/Tb為（） A． B． C．pD．二、填空題(每題5分，共25分)11．某星球半徑是地球半徑的3倍，質(zhì)量是地球質(zhì)量的36倍，該星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的倍。12．木星的公轉(zhuǎn)周期為12個(gè)地球年，設(shè)地球距太陽(yáng)的距離為1個(gè)天文單位，那么木星距太陽(yáng)的距離為個(gè)天文單位。13．兩個(gè)質(zhì)量均為50㎏的人，在相距1m時(shí)他們間的萬(wàn)有引力為_(kāi)_______N，這引力大約是50㎏的人重力的________倍。1