高中物理 第六章 第2節(jié) 太陽與行星間的引力課時作業(yè) 新人教版必修2

第二節(jié)太陽與行星間的引力1．牛頓在物理學上的重大貢獻之一就是建立了關于運動的清晰的概念，他在前人對于慣性研究的基礎上，首先思考的問題是“物體怎樣才會不沿直線運動”，他的回答是：________________________________________________________.由此推出：使行星沿圓或橢圓運動，需要指向__________________的力，這個力應該就是_____．于是，牛頓利用他的____________把行星的向心加速度與____________________聯(lián)系起來了．不僅如此，牛頓還認為這種引力存在于________________．2．行星繞太陽做近似勻速圓周運動，需要的向心力是由____________________提供的，由向心力的公式結合開普勒第三定律得到向心力F＝____________.由此我們可以推得太陽對不同行星的引力，與行星的質(zhì)量m成______，與行星和太陽間距離的二次方成______，即F∝eq\f(m,r2).3．根據(jù)牛頓第三定律，可知太陽吸引行星的同時，行星也必然吸引太陽，行星對太陽的引力與太陽的質(zhì)量M成________，與行星和太陽間距離的二次方成________，即F′∝eq\f(M,r2).4．太陽與行星間引力的大小與太陽的質(zhì)量、行星的質(zhì)量成正比，與兩者距離的二次方成反比，即F＝________，式中G為比例系數(shù)，其大小與太陽和行星的質(zhì)量________，太陽與行星引力的方向沿二者的____________．5．下面關于行星對太陽的引力的說法中正確的是()A．行星對太陽的引力和太陽對行星的引力是同一性質(zhì)的力B．行星對太陽的引力與太陽的質(zhì)量成正比，與行星的質(zhì)量無關C．太陽對行星的引力大于行星對太陽的引力D．行星對太陽的引力大小與太陽的質(zhì)量成正比，與行星距太陽的距離成反比6．太陽對行星的引力F與行星對太陽的引力F′大小相等，其依據(jù)是()A．牛頓第一定律 B．牛頓第二定律C．牛頓第三定律 D．開普勒第三定律7．下面關于太陽對行星的引力的說法中正確的是()A．太陽對行星的引力等于行星做勻速圓周運動的向心力B．太陽對行星的引力大小與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽間的距離成反比C．太陽對行星的引力規(guī)律是由實驗得出的D．太陽對行星的引力規(guī)律是由開普勒定律、牛頓運動定律和行星繞太陽做勻速圓周運動的規(guī)律推導出來的【概念規(guī)律練】知識點一太陽與行星間的引力1．隕石落向地球是因為()A．隕石對地球的吸引力遠小于地球對隕石的吸引力，所以隕石才落向地球B．隕石對地球的吸引力和地球對隕石的吸引力大小相等，但隕石的質(zhì)量小，加速度大，所以改變運動方向落向地球C．太陽不再吸引隕石，所以隕石落向地球D．隕石是在受到其他星球斥力作用下落向地球的2．關于太陽對行星的引力，下列說法中正確的是()A．太陽對行星的引力提供行星做勻速圓周運動的向心力，因此有F引＝meq\f(v2,r)，由此可知，太陽對行星的引力F引與太陽到行星的距離r成反比B．太陽對行星的引力提供行星繞太陽運動的向心力，因此有F引＝meq\f(v2,r)，由此可知，太陽對行星的引力F引與行星運行速度的二次方成正比C．太陽對不同行星的引力，與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽間的距離的二次方成反比D．以上說法均不對3．關于太陽與行星間引力F＝eq\f(GMm,r2)，下列說法中正確的是()A．公式中的G是引力常量，是人為規(guī)定的B．這一規(guī)律可適用于任何兩物體間的引力C．太陽與行星間的引力是一對平衡力D．檢驗這一規(guī)律是否適用于其他天體的方法是比較觀測結果與推理結果的吻合性知識點二太陽與行星間的引力與行星運動的關系4．關于行星繞太陽運動的原因，下列說法中正確的是()A．由于行星做勻速圓周運動，故行星不受任何力的作用B．由于行星周圍存在旋轉的物質(zhì)C．由于受到太陽的引力D．除了受到太陽的吸引力，還必須受到其他力的作用5．把行星的運動近似看作勻速圓周運動以后，開普勒第三定律可寫為T2＝eq\f(r3,k)，m為行星質(zhì)量，則可推得()A．行星所受太陽的引力為F＝keq\f(m,r2)B．行星所受太陽的引力都相同C．行星所受太陽的引力為F＝keq\f(4π2m,r2)D．質(zhì)量越大的行星所受太陽的引力一定越大【方法技巧練】太陽與行星間的引力的求解方法6．一顆小行星繞太陽做勻速圓周運動的軌道半徑是地球公轉半徑的4倍，則這顆小行星的運行速率是地球運行速率的()A．4倍 B．2倍C．0.5倍 D．16倍7．已知木星質(zhì)量大約是地球質(zhì)量的320倍，木星繞日運行軌道的半徑大約是地球繞日運行軌道半徑的5.2倍，試求太陽對木星和對地球引力大小之比．1．行星之所以繞太陽運行，是因為()A．行星運動時的慣性作用B．太陽是宇宙的控制中心，所有星體都繞太陽旋轉C．太陽對行星有約束運動的引力作用D．行星對太陽有排斥力作用，所以不會落向太陽2．地球對月球具有相當大的萬有引力，可它們沒有靠在一起，這是因為()A．不僅地球對月球有萬有引力，而且月球對地球也有萬有引力，這兩個力大小相等，方向相反，互相抵消了B．不僅地球對月球有萬有引力，而且太陽系中的其他星球對月球也有萬有引力，這些力的合力為零C．地球對月球的引力還不算大D．地球對月球的萬有引力不斷改變月球的運動方向，使得月球圍繞地球運動3．關于太陽與行星間的引力，下列說法中正確的是()A．由于地球比木星離太陽近，所以太陽對地球的引力一定比對木星的引力大B．行星繞太陽沿橢圓軌道運動時，在近日點所受引力大，在遠日點所受引力小C．由F＝Geq\f(Mm,r2)可知，G＝eq\f(Fr2,Mm)，由此可見G與F和r2的乘積成正比，與M和m的乘積成反比D．行星繞太陽運動的橢圓軌道可近似看作圓形軌道，其向心力來源于太陽對行星的引力4．下列說法正確的是()A．在探究太陽對行星的引力規(guī)律時，我們引用了公式eq\f(mv2,r)，這個關系式實際上是牛頓第二定律，是可以在實驗室中得到驗證的B．在探究太陽對行星的引力規(guī)律時，我們引用了公式v＝eq\f(2πr,T)，這個關系式實際上是勻速圓周運動的一個公式，它是由速度的定義式得來的C．在探究太陽對行星的引力規(guī)律時，我們引用了公式eq\f(r3,T2)＝k，這個關系式是開普勒第三定律，是可以在實驗室中得到證明的D．在探究太陽對行星的引力規(guī)律時，使用的三個公式都是可以在實驗室中得到證明的5．關于萬有引力，下列說法正確的是()A．萬有引力只有在天體與天體之間才能明顯表現(xiàn)出來B．一個蘋果由于其質(zhì)量很小，所以它受的萬有引力幾乎可以忽略C．地球對人造衛(wèi)星的萬有引力遠大于衛(wèi)星對地球的萬有引力D．地球表面的大氣層是因為萬有引力的約束而存在于地球表面附近6．人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，衛(wèi)星所受萬有引力F與軌道半徑r的關系是()A．F與r成正比 B．F與r成反比C．F與r2成正比 D．F與r2成反比7．兩個行星的質(zhì)量分別為m1和m2，它們繞太陽運行的軌道半徑分別是r1和r2，若它們只受太陽引力的作用，那么這兩個行星的向心加速度之比為()A．1 B.eq\f(m2r1,m1r2)C.eq\f(m1r2,m2r1) D.eq\f(r\o\al(2,2),r\o\al(2,1))題號1234567答案8.對太陽系的行星，由公式v＝eq\f(2πr,T)，F(xiàn)＝eq\f(4π2mr,T2)，eq\f(r3,T2)＝k可以得到F＝________，這個公式表明太陽對不同行星的引力，與________________成正比，與_________成反比．9．已知太陽光從太陽射到地球需要500s，地球繞太陽的公轉周期約為3.2×107s，地球的質(zhì)量約為6×1024第2節(jié)太陽與行星間的引力課前預習練1．以任何方式改變速度(包括改變速度的方向)都需要力圓心或橢圓焦點太陽對它的引力運動定律太陽對它的引力所有物體之間2．太陽對行星的引力4π2keq\f(m,r2)正比反比3．正比反比4．Geq\f(Mm,r2)無關連線方向5．A[行星對太陽的引力與太陽對行星的引力是作用力和反作用力的關系，兩者性質(zhì)相同、大小相等、反向，所以A正確，C錯誤；行星與太陽間引力的大小與太陽的質(zhì)量、行星的質(zhì)量成正比，與兩者距離的二次方成反比，所以B、D錯誤．]6．C[物體間力的作用是相互的，作用力和反作用力大小相等，方向相反，作用在同一條直線上，所以依據(jù)是牛頓第三定律．]7．AD[行星圍繞太陽做圓周運動的向心力是太陽對行星的引力，它的大小與行星和太陽質(zhì)量的乘積成正比，與行星和太陽間距離的二次方成反比，所以A對，B錯．太陽對行星的引力規(guī)律是由開普勒第三定律、牛頓運動定律和行星繞太陽做勻速圓周運動的規(guī)律推導出來的，所以C錯，D對．]課堂探究練1．B2．C[由向心力表達式F＝mv2/r和v與T的關系式v＝2πr/T得F＝4π2mr/T2 ①根據(jù)開普勒第三定律r3/T2＝k變形得T2＝r3/k ②聯(lián)立①②有F＝4π2k·m/r2故太陽對不同行星的引力，與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽間距離的二次方成反比．]3．BD[G值是由物體間存在的萬有引力的性質(zhì)決定的，而不是人為規(guī)定的，故A錯誤；萬有引力公式適用于任意兩物體間的引力作用，故B正確；太陽與行星之間的引力是一對作用力和反作用力，而不是一對平衡力，故C錯誤；理論推理的結果是否正確，要看根據(jù)理論推出的結果是否與觀察的結果相吻合，故D正確．]4．C[行星繞太陽運動的原因就是太陽對行星的吸引力提供了行星做圓周運動的向心力．]5．C[行星所受太陽的引力提供行星繞太陽做勻速圓周運動的向心力，由公式F＝eq\f(mv2,r)，又v＝eq\f(2πr,T)，結合T2＝eq\f(r3,k)可得F＝keq\f(4π2m,r2)，故C正確，A錯誤；不同行星所受太陽的引力由太陽、行星的質(zhì)量和行星與太陽間的距離決定，故B、D錯誤．]6．C[小行星、地球繞太陽運行的向心力分別為F1、F2，對應的速度分別為v1、v2，由向心力公式得，F(xiàn)1＝m1eq\f(v\o\al(2,1),r1)，由太陽與行星之間的相互作用規(guī)律可知，F(xiàn)1∝eq\f(m1,r\o\al(2,1))，由上述兩式可得，v1∝eq\r(\f(1,r1))，同理可得，v2∝eq\r(\f(1,r2))，故eq\f(v1,v2)＝eq\r(\f(r2,r1))，因r1＝4r2，故eq\f(v1,v2)＝eq\f(1,2)，故正確答案是C.]方法總結要明確小行星、地球繞太陽運行的向心力的來源．在計算比值一類的問題時，可將所計算的物理量進行化簡至不同的對象間具有相同的物理量為止，這樣便于解題，請結合本題認真體會．7．11.8∶1解析設地球質(zhì)量為m，則木星質(zhì)量為320m，設地球繞日運行軌道半徑為r，則木星繞日運行軌道半徑為5.2r太陽對地球的引力：F1＝eq\f(GMm,r2)太陽對木星的引力：F2＝eq\f(GM320m,5.2r2)因此引力大小之比為eq\f(F2,F1)＝eq\f(320,5.22)≈eq\f(11.8,1).課后鞏固練1．C[慣性應使行星沿直線運動，A錯．太陽不是宇宙的中心，并非所有星體都繞太陽運動，B錯．行星繞太陽做曲線運動，軌跡向太陽方向彎曲，是因為太陽對行星有引力作用，C對．行星之所以沒有落向太陽，是因為引力提供了向心力，并非是對太陽有排斥力，D錯．]2．D[地球對月球的引力和月球對地球的引力是相互作用力，作用在兩個物體上不能相互抵消，A錯．地球對月球的引力提供了月球繞地球做圓周運動的向心力，從而不斷改變月球的運動方向，所以B、C錯，D對．]3．BD4．AB[開普勒第三定律eq\f(R3,T2)＝k是無法在實驗室中得到驗證的．它是開普勒在研究天文學家第谷的行星觀測記錄資料發(fā)現(xiàn)的．]5．D[自然界中任何兩個物體間都有相同的引力作用，故A錯；蘋果質(zhì)量雖小，但由于地球質(zhì)量很大，故引力不可忽略，B錯；物體間的萬有引力是相互的，由牛頓第三定律知應等大，故C錯．D選項正確．]6．D[衛(wèi)星圍繞地球做勻速圓周運動時，向心力由萬有引力提供，此時衛(wèi)星與地球間的距離即為衛(wèi)星的軌道半徑，由太陽與行星間的引力F＝eq\f(GMm,r2)可知，D正確．]7．D[設行星m1、m2的向心力分別是F1、F2，由太陽、行星之間的作用規(guī)律可得：F1∝eq\f(m1,r\o\al(