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(物理)物理万有引力定律的应用练习题20篇

(物理)物理万有引力定律的应用练习题20篇
(物理)物理万有引力定律的应用练习题20篇

(物理)物理万有引力定律的应用练习题20篇

一、高中物理精讲专题测试万有引力定律的应用

1.“天宫一号”是我国自主研发的目标飞行器,是中国空间实验室的雏形.2013年6月,“神舟十号”与“天宫一号”成功对接,6月20日3位航天员为全国中学生上了一节生动的物理课.已知“天宫一号”飞行器运行周期T ,地球半径为R ,地球表面的重力加速度为g ,“天宫一号”环绕地球做匀速圆周运动,万有引力常量为G .求: (1)地球的密度; (2)地球的第一宇宙速度v ; (3)“天宫一号”距离地球表面的高度. 【答案】(1)34g

GR

ρπ=

(2)v =

h R = 【解析】

(1)在地球表面重力与万有引力相等:2

Mm

G

mg R =, 地球密度:

343

M M R V

ρπ=

=

解得:34g

GR

ρπ=

(2)第一宇宙速度是近地卫星运行的速度,2

v mg m R

=

v =(3)天宫一号的轨道半径r R h =+, 据万有引力提供圆周运动向心力有:()

()2

2

24Mm

G

m R h T

R h π=++,

解得:h R =

2.“嫦娥一号”的成功发射,为实现中华民族几千年的奔月梦想迈出了重要的一步.已知“嫦娥一号”绕月飞行轨道近似为圆形,距月球表面高度为H ,飞行周期为T ,月球的半径为R ,引力常量为G .求:

(1) “嫦娥一号”绕月飞行时的线速度大小; (2)月球的质量;

(3)若发射一颗绕月球表面做匀速圆周运动的飞船,则其绕月运行的线速度应为多大. 【答案】(1)()2R H T

π+(2)

()3

22

4R H GT π+(3

【解析】

(1)“嫦娥一号”绕月飞行时的线速度大小12π()

R H v T

+=. (2)设月球质量为M .“嫦娥一号”的质量为m .

根据牛二定律得222

4π()()R H Mm

G m R H T +=+

解得23

2

4π()R H M GT

+=. (3)设绕月飞船运行的线速度为V ,飞船质量为0m ,则2

002Mm V G m R

R =又

23

2

4π()R H M GT

+=. 联立得()2πR H R H

V T

R

++=

3.我国首个月球探测计划“嫦娥工程”将分三个阶段实施,大约用十年左右时间完成,这极大地提高了同学们对月球的关注程度.以下是某同学就有关月球的知识设计的两个问题,请你解答:

(1)若已知地球半径为R ,地球表面的重力加速度为g ,月球绕地球运动的周期为T ,且把月球绕地球的运动近似看做是匀速圆周运动.试求出月球绕地球运动的轨道半径. (2)若某位宇航员随登月飞船登陆月球后,在月球某水平表面上方h 高处以速度v 0水平抛出一个小球,小球落回到月球表面的水平距离为s .已知月球半径为R 月,万有引力常量为G .试求出月球的质量M 月. 【答案】(1)223

2

4gR T r π

=22022=R h M Gs 月月 【解析】

本题考查天体运动,万有引力公式的应用,根据自由落体求出月球表面重力加速度再由黄金代换式求解

4.地球的质量M=5.98×1024kg ,地球半径R=6370km ,引力常量G=6.67×10-11N·m 2/kg 2,一颗绕地做圆周运动的卫星环绕速度为v=2100m/s ,求: (1)用题中的已知量表示此卫星距地面高度h 的表达式 (2)此高度的数值为多少?(保留3位有效数字)

【答案】(1)

2GM

h R v

=-(2)h=8.41×107m 【解析】

试题分析:(1)万有引力提供向心力,则

解得:2

GM

h R v =

- (2)将(1)中结果代入数据有h=8.41×107m 考点:考查了万有引力定律的应用

5.一宇航员登上某星球表面,在高为2m 处,以水平初速度5m/s 抛出一物体,物体水平射程为5m ,且物体只受该星球引力作用求: (1)该星球表面重力加速度

(2)已知该星球的半径为为地球半径的一半,那么该星球质量为地球质量的多少倍. 【答案】(1)4m/s 2;(2)1

10

; 【解析】

(1)根据平抛运动的规律:x =v 0t 得05

15

x t s s v =

== 由h =

12

gt 2 得:22

22222/4/1

h g m s m s t ?=

== (2)根据星球表面物体重力等于万有引力:2

G M m

mg R 星星

= 地球表面物体重力等于万有引力:2

G M m

mg R '地地

则2

22

411

=()10210

M gR M g R '?=星星地地= 点睛:此题是平抛运动与万有引力定律的综合题,重力加速度是联系这两个问题的桥梁;知道平抛运动的研究方法和星球表面的物体的重力等于万有引力.

6.某课外小组经长期观测,发现靠近某行星周围有众多卫星,且相对均匀地分布于行星周围,假设所有卫星绕该行星的运动都是匀速圆周运动,通过天文观测,测得离行星最近的一颗卫星的运动半径为R 1,周期为T 1,已知万有引力常量为G 。求:

(1)行星的质量;

(2)若行星的半径为R,行星的第一宇宙速度大小;

(3)研究某一个离行星很远的该行星卫星时,可以把该行星的其它卫星与行星整体作为中心天体处理。现通过天文观测,发现离该行星很远处还有一颗卫星,其运动半径为R2,周期为T2,试估算靠近行星周围众多卫星的总质量。

【答案】(1)(2)(3)

【解析】(1)根据万有引力提供向心力得:

解得行星质量为:M=

(2)由

得第一宇宙速度为:

(3)因为行星周围的卫星分布均匀,研究很远的卫星可把其他卫星和行星整体作为中心天

体,根据万有引力提供向心力得:

所以行星和其他卫星的总质量M总=

所以靠近该行星周围的众多卫星的总质量为:△M=

点睛:根据万有引力提供向心力,列出等式只能求出中心体的质量.要求出行星的质量,我们可以在行星周围找一颗卫星研究,即把行星当成中心体.

7.双星系统由两颗彼此相距很近的两个恒星组成,两恒星在相互引力的作用下,分别围绕其连线上的共同质量中心做周期相同的匀速圆周运动。现有一个天文观测活动小组为了测量一双星系统中的两个恒星的质量m1和m2,进行了如下测量:测出了该双星系统的周期T和质量为m1和m2的两个恒星的运动半径r1和r2。是根据上述测量数据计算出两个恒星的质量m1和m2。(万有引力恒量为G)

【答案】,

【解析】

试题分析:根据万有引力定律得:,解得:

考点:考查了万有引力定律的应用

8.用弹簧秤可以称量一个相对于地球静止的小物体m 所受的重力,称量结果随地理位置的变化可能会有所不同。已知地球质量为M ,自转周期为T ,万有引力常量为G .将地球视为半径为R 、质量均匀分布的球体。

(1)求在地球北极地面称量时弹簧秤的读数F 0,及在北极上空高出地面0.1R 处称量时弹簧秤的读数F 1;

(2)求在赤道地面称量时弹簧秤的读数F 2;

(3)事实上地球更接近一个椭球体,如图所示。如果把小物体放在北纬40°的地球表面上,请定性画出小物体的受力分析图,并画出合力。

【答案】(1)02Mm F G R = ()120.1GMm F R R =+ (2)222

24Mm R

F G m R T

π=- (3)

【解析】 【详解】

(1)在地球北极,不考虑地球自转,则弹簧秤称得的重力则为其万有引力,有:

02

GmM

F R =

在北极上空高处地面0.1R 处弹簧秤的读数为:12

(0.1)GmM

F R R =

+;

(2)在赤道地面上,重力向向心力之和等于万有引力,故称量时弹簧秤的读数为:

2222

4GmM Rm

F R T

π=- (3)如图所示

9.今年6月13日,我国首颗地球同步轨道高分辨率对地观测卫星高分四号正式投入使用,这也是世界上地球同步轨道分辨率最高的对地观测卫星.如图所示,A 是地球的同步卫星,已知地球半径为R ,地球自转的周期为T ,地球表面的重力加速度为g,求:

(1)同步卫星离地面高度h (2)地球的密度ρ(已知引力常量为G )

【答案】(122

32

4gR T

R π

(2)34g GR π 【解析】 【分析】 【详解】

(1)设地球质量为M ,卫星质量为m ,地球同步卫星到地面的高度为h ,同步卫星所受万有引力等于向心力为

()222

4()R h mM

G m R h T

π+=+ 在地球表面上引力等于重力为

2

Mm

G

mg R = 故地球同步卫星离地面的高度为

22

3

2

4gR T h R π

=

(2)根据在地球表面上引力等于重力

2Mm

G

mg R

= 结合密度公式为

2

33443

gR M g G V GR R ρππ===

10.已知地球的半径为R ,地面的重力加速度为g ,万有引力常量为G 。求 (1)地球的质量M ; (2)地球的第一宇宙速度v ;

(3)相对地球静止的同步卫星,其运行周期与地球的自转周期T 相同。求该卫星的轨道半径r 。

【答案】(1)2R g M G =(2(3【解析】 【详解】

(1)对于地面上质量为m 的物体,有 2

Mm

G

mg R = 解得 2R g

M G

= (2)质量为m 的物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律有

22Mm v G m R R

=

解得 v =

= (3)质量为m 的地球同步卫星绕地球做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律有

2224Mm G m r r T

π=

解得r ==

高一物理万有引力定律测试题及答案

万有引力定律测试题 班级姓名学号 一、选择题(每小题中至少有一个选项是正确的,每小题5分,共40分) 1.绕地球作匀速圆周运动的人造地球卫星内,其内物体处于完全失重状态,则物体() A.不受地球引力作用 B.所受引力全部用来产生向心加速度 C.加速度为零 D.物体可在飞行器悬浮 2.人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为R,线速度为v,周期为T,若要使卫星的周期变为2T,可能的办法是() 不变,使线速度变为 v/2 不变,使轨道半径变为2R D.无法实现 3.由于地球的自转,地球表面上各点均做匀速圆周运动,所以() A.地球表面各处具有相同大小的线速度 B.地球表面各处具有相同大小的角速度 C.地球表面各处具有相同大小的向心加速度 D.地球表面各处的向心加速度方向都指向地球球心 4.地球上有两位相距非常远的观察者,都发现自己的正上方有一颗人造地球卫星,相对自己静止不动,则这两位观察者的位置及两人造卫星到地球中心的距离可能是()A.一人在南极,一人在北极,两卫星到地球中心的距离一定相等 B.一人在南极,一人在北极,两卫星到地球中心的距离可以不等,但应成整数倍 C.两人都在赤道上,两卫星到地球中心的距离一定相等 D.两人都在赤道上,两卫星到地球中心的距离可以不等,但应成整数倍 5.设地面附近重力加速度为g0,地球半径为R0,人造地球卫星圆形运行轨道半径为R,那么以下说法正确的是 ( ) 6.一宇宙飞船在一个星球表面附近做匀速圆周运动,宇航员要估测星球的密度,只需要测定飞船的() A:环绕半径 B:环绕速度 C:环绕周期 D:环绕角速度 7.假设火星和地球都是球体,火星的质量M火和地球的质量M地之比M火/M地=p,火星的半径R火和地球的半径R地之比R火/R地=q,那么火星表面处的重力加速度g火和地球表面处的重力的加速度g地之比等于[ ] q2 q

高中物理 万有引力定律

万有引力定律 教学目标 知识目标 1、在开普勒第三定律的基础上,推导得到万有引力定律,使学生对此定律有初步理解; 2、使学生了解并掌握万有引力定律; 3、使学生能认识到万有引力定律的普遍性(它存在宇宙中任何有质量的物体之间,不管它们之间是否还有其它作用力). 能力目标 1、使学生能应用万有引力定律解决实际问题; 2、使学生能应用万有引力定律和圆周运动知识解决行星绕恒星和卫星绕行星运动的天体问题. 情感目标 1、使学生在学习万有引力定律的过程中感受到万有引力定律的发现是经历了几代科学家的不断努力,甚至付出了生命,最后牛顿总结了前人经验的基础上才发现的.让学生在应用万有引力定律的过程中应多观察、多思考. 教学建议 万有引力定律的内容固然重要,让学生了解发现万有引力定律的过程更重要.建议教师在授课时,应提倡学生自学和查阅资料.教师应准备的资料应更广更全面.通过让学生阅读“万有引力定律的发现过程”,让学生根据牛顿提出的几个结果自己去猜测万有引力与那些量有关.教师在授课时可以让学生自学,也可由教师提出问题让学生讨论,也可由教师展示出开普勒三定律和牛顿的一些故事引导学生讨论. 万有引力定律的教学设计方案 教学目的: 1、了解万有引力定律得出的思路和过程; 2、理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律;

3、掌握万有引力定律,能解决简单的万有引力问题; 教学难点:万有引力定律的应用 教学重点:万有引力定律 教具: 展示第谷、哥白尼,伽利略、开普勒和牛顿等人图片. 教学过程 (一)新课教学(20分钟) 1、引言 展示第谷、哥白尼,伽利略、开普勒和牛顿等人照片并讲述物理学史: 十七世纪中叶以前的漫长时间中,许多天文学家和物理学家(如第谷、哥白尼,伽利略和开普勒等人),通过了长期的观察、研究,已为人类揭示了行星的运动规律.但是,长期以来人们对于支配行星按照一定规律运动的原因是什么.却缺乏了解,更没有人敢于把天体运动与地面上物体的运动联系起来加以研究. 伟大的物理学家牛顿在哥白尼、伽利略和开普勒等人研究成果的基础上,进一步将地面上的动力学规律推广到天体运动中,研究、确立了《万有引力定律》.从而使人们认识了支配行星按一定规律运动的原因,为天体动力学的发展奠定了基础.那么: (1)牛顿是怎样研究、确立《万有引力定律》的呢? (2)《万有引力定律》是如何反映物体间相互作用规律的? 以上两个问题就是这节课要研究的重点. 2、通过举例分析,引导学生粗略领会牛顿研究、确立《万有引力定律》的科学推理的思维方法. 苹果在地面上加速下落:(由于受重力的原因): 月亮绕地球作圆周运动:(由于受地球引力的原因);

万有引力定律应用的12种典型案例

3232 万有引力定律应用的12种典型案例 万有引力定律不仅是高考的一个大重点,而且是自然科学的一个重大课题,也是同学们最感兴趣的科学论题之一。 特别是我国“神州五号”载人飞船的发射成功,更激发了同学们研究卫星,探索宇宙的信心。 下面我们就来探讨一下万有引力定律在天文学上应用的12个典型案例: 【案例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 22 2π=……①得: 2 32G 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 地球表面的物体,其重力近似等于地球对物体的引力 由2R Mm G mg =得:G g R M 2=可见B 正确

3333 【探讨评价】根据牛顿定律,只能求出中心天体的质量,不能解决环绕天体的质量;能够根据已知条件和已知的常量,运用物理规律估算物理量,这也是高考对学生的要求。总之,牛顿万有引力定律是解决天体运动问题的关键。 【案例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:本题主要考察普通卫星的运动特点及其规律 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 22==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:2M a G r = ,v = ω= 2T = ⑴所有运动学量量都是r 的函数。我们应该建立函数的思想。 ⑵运动学量v 、a 、ω、f 随着r 的增加而减小,只有T 随着r 的增加而增加。 ⑶任何卫星的环绕速度不大于7.9km/s ,运动周期不小于85min 。 ⑷学会总结规律,灵活运用规律解题也是一种重要的学习方法。 【案例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

高中物理《万有引力定律》知识点

高中物理《万有引力定律》知识点 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 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束缚在地球上,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

物理必修2《万有引力》典型例题

【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。

万有引力定律典型例题解析

万有引力定律·典型例题解析 【例1】设地球的质量为M ,地球半径为R ,月球绕地球运转的轨道半径为r ,试证在地球引力的作用下: (1)g (2)(3)r 60R 地面上物体的重力加速度= ;月球绕地球运转的加速度=;已知=,利用前两问的结果求的值; GM R GM r g 22αα (4)已知r =3.8×108m ,月球绕地球运转的周期T =27.3d ,计算月球绕地球运转时的向心加速度a ; (5)已知地球表面重力加速度g =9.80m/s 2,利用第(4)问的计算结果, 求 的值.α g 解析: (1)略;(2)略; (3)2.77×10-4; (4)2.70×10-3m/s 2 (5)2.75×10-4 点拨:①利用万有引力等于重力的关系,即=.②利用万有引力等于向心力的关系,即=.③利用重力等于向心力 G Mm r mg G Mm r m 2 2α 的关系,即mg =ma .以上三个关系式中的a 是向心加速度,根据题目 的条件可以用、ω或来表示.v r r T 2224r 2 π 【例】月球质量是地球质量的 ,月球半径是地球半径的,在21811 38. 距月球表面14m 高处,有一质量m =60kg 的物体自由下落. (1)它落到月球表面需用多少时间? (2)它在月球上的“重力”和质量跟在地球上是否相同(已知地球表面重力

加速度g 地=9.8m/s 2)? 解析:(1)4s (2)588N 点拨:(1)物体在月球上的“重力”等于月球对物体的万有引力,设 mg G M m R mg G M m R 22月月月 地地地 =.同理,物体在地球上的“重力”等于地球对物体的 万有引力,设=. 以上两式相除得=,根据=可得物体落到月球表 面需用时间为==×=. 月月g 1.75m /s S gt t 4s 2 2 12 2214 175S g . (2)在月球上和地球上,物体的质量都是60kg .物体在月球上的“重力”和在地球上的重力分别为G 月=mg 月=60×1.75N =105N ,G 地=mg 地=60×9.8N =588N . 跟踪反馈 1.如图43-1所示,两球的半径分别为r 1和r 2,均小于r ,两球质量分布均匀,大小分别为m 1、m 2,则两球间的万有引力大小为: [ ] A .Gm 1m 2/r 2 B .Gm 1m 2/r 12 C .Gm 1m 2/(r 1+r 2)2 D .Gm 1m 2/(r 1+r 2+r)2

高中物理万有引力定律(教学设计)

高中物理必修二第六章第三节 【教材分析】 万有引力定律是本章的核心,从内容性质与地位上看,本节内容是对上一节“太阳与行星间的引力”的进一步外推,即:从天体运动推广到地面上任何物体的运动;又是下一节掌握万有引力理论在天文学上应用的学习的基础。本节重点内容是理解万有引力定律的推导思路和过程,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,知道任何物体间都存在着万有引力,且遵循相同的规律。本节难点是物体间距离的理解。另外本节内容还注重是对学生“科学方法”教育和“情感态度与价值观”的教育:使学生认识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,培养学生的推理能力、概括能力和归纳总结能力;本节结合“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;使学生学习科学家们坚持不懈、勇往直前和一丝不苟的工作精神,培养学生良好的学习习惯和善于探索的思维品质。 【学情分析】 上节内容中,学生用所学的“圆周运动”、“开普勒行星运动定律”和“牛顿运动定律”知识,经历了一系列科学探究过程,得出了太阳与行星间的引力特点,学生对天体运动的研究产生了极大的兴趣和求知欲。本节课教师再引导学生从太阳与行星间引力的规律出发,根据类比事实将“平方反比关系”的作用力进行猜想,假设和推广,从太阳对行星的引力到地球对月球的引力,再到任意物体间的吸引力都满足“平方反比的关系”。学生会带着好奇和探究意识以及必要的检验论证,一路探究下去,最终得出万有引力定律。使学生在理解掌握万有引力定律的基础上,培养了探究思维能力和良好的思维品质,为学生终身发展打下基础。 【教学流程】 【教学目标】 一、知识与技能 1.理解万有引力定律的推导思路和过程。

高一物理 万有引力定律 典型例题解析

万有引力定律 典型例题解析 【例1】设地球的质量为M ,地球半径为R ,月球绕地球运转的轨道半径为r ,试证在地球引力的作用下: (1)g (2)(3)r 60R 地面上物体的重力加速度= ;月球绕地球运转的加速度=;已知=,利用前两问的结果求的值;GM R GM r g 2 2αα (4)已知r =3.8×108m ,月球绕地球运转的周期T =27.3d ,计算月球绕地球运转时的向心加速度a ; (5)已知地球表面重力加速度g =9.80m/s 2,利用第(4)问的计算结果, 求的值.αg 解析: (1)略;(2)略; (3)2.77×10-4; (4)2.70×10-3m/s 2 (5)2.75×10-4 点拨:①利用万有引力等于重力的关系,即=.②利用万有引力等于向心力的关系,即=.③利用重力等于向心力G Mm r mg G Mm r m 22α 的关系,即mg =ma .以上三个关系式中的a 是向心加速度,根据题目 的条件可以用、ω或来表示.v r r T 2224r 2π

【例】月球质量是地球质量的,月球半径是地球半径的,在2181138. 距月球表面14m 高处,有一质量m =60kg 的物体自由下落. (1)它落到月球表面需用多少时间? (2)它在月球上的“重力”和质量跟在地球上是否相同(已知地球表面重力加速度g 地=9.8m/s 2)? 解析:(1)4s (2)588N 点拨:(1)物体在月球上的“重力”等于月球对物体的万有引力,设 mg G M m R mg G M m R 22月月月地地地=.同理,物体在地球上的“重力”等于地球对物体的 万有引力,设=. 以上两式相除得=,根据=可得物体落到月球表面需用时间为==×=.月月g 1.75m /s S gt t 4s 2212 2214175S g . (2)在月球上和地球上,物体的质量都是60kg .物体在月球上的“重力”和在地球上的重力分别为G 月=mg 月=60×1.75N =105N ,G 地=mg 地=60×9.8N =588N . 跟踪反馈 1.如图43-1所示,两球的半径分别为r 1和r 2,均小于r ,两球质量

万有引力定律典型例题分析

“万有引力定律”的典型例题 例5 【例1】假如一个作圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍,仍作圆周运动,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 D.根据上述选答B和C中给出的公式,可知卫星运动的线速度将 【分析】人造地球卫星绕地球作匀速圆周运动时,由地球对它的引力作向心力,即 卫星运动的线速度

当卫星的轨道半径增大为原来的2倍时,由于角速度会发生变化, 错,D正确. 同理,当卫星的轨道半径增大为原来的2倍时,由于线速度的变化,卫星所需的向心力不是减为原来的1/2,而是减小到原来的1/4.B错,C正确. 【答】C、D. 【说明】物体作匀速圆周运动时,线速度、角速度、向心加速度、向心力和轨道半径间有一定的牵制关系.例如,只有当ω不变时,线速度才与半径成正比;同样,当线速度不变时,同一物体的向心力才与半径成反比.使用中不能脱离条件. 研究卫星的运动时,最根本的是抓住引力等于向心力这一关系. 【例2】估算天体的质量 【解】把卫星(或行星)绕中心天体的运动看成是匀速圆周运动,由中心天体对卫星(或行星)的引力作为它绕中心天体的向心力.根据 得 因此,只需测出卫星(或行星)的运动半径r和周期T,即可算出中心天体的质量M.

【例3】登月飞行器关闭发动机后在离月球表面112km的空中沿圆形轨道绕月球飞行,周期是120.5min.已知月球半径是1740km,根据这些数据计算月球的平均密度.(G=6.67×10-11Nm2/kg2) 【分析】要计算月球的平均密度,首先应求出质量M.飞行器绕月球做匀速圆周运动的向心力是由月球对它的万有引力提供的. 【解】根据牛顿第二定律有 从上式中消去飞行器质量m后可解得 根据密度公式有 【例4】如图1所示,在一个半径为R、质量为M的均匀球体中, 连线上、与球心相距d的质点m的引力是多大? 【分析】把整个球体对质点的引力看成是挖去的小球体和剩余部分对质点的引力之和,即可得解.

高二物理学业水平测试万有引力定律专题

万有引力定律测试题一 一、单项选择题 1、你认为以下对各学者的评价及观点不正确的是( ) A .万有引力定律是卡文迪许总结提出的 B .开普勒总结第谷大量观测资料,提出了开普勒三个定律 C .万有引力定律的提出,再一次证明牛顿“……站在了巨人的肩上” D .牛顿运用归纳方法将行星受到的引力推广到所有物体之间都有引力——万有引力 2、关于经典力学的适用范围和局限性下列说法正确的是( ) A .天地四方,古往今来发生的一切现象都能够用经典力学来描述 B .在高速公路上高速行驶的汽车的运动规律,不能用经典力学来描述 C .经典力学对速率远小于真空中光速的宏观物体的运动仍然适用 D .现代物理学的发展,使经典力学逐渐失去存在的价值 3、关于万有引力定律及其表达式F =G m 1m 2r 2 ,下列说法中正确的是( ) A .对于不同物体,G 取值不同 B .G 是万有引力常量,由实验测得 C .两个物体彼此所受的万有引力方向相同 D .两个物体之间的万有引力是一对平衡力 4、远程电视信号传播、通信信号传送等都通过借助同步卫星来实现.有同学认为:“在同步卫星围绕地球运转过程中,与地球保持相对静止,所以地球对该卫星引力与同步卫星对地球引力相互平衡”.你认为针对该说法的下列解释正确的是( ) A .同步卫星相对地球静止,所以以上两个引力平衡 B .地球对卫星的引力大于卫星对地球引力,所以两个引力不平衡 C .只有地球对卫星产生引力,卫星对地球没有引力,所以不存在平衡 D .地球对卫星引力与卫星对地球引力是分别作用在两个物体上 5、一群质量不同的小行星在同一轨道上绕太阳的旋转,则这些小行星的( ) A .向心加速度大小和向心力大小都相同 B .向心加速度大小和向心力大小都不同 C .运行周期和运行速率都相同 D .运行周期和运行速率都不同 6、在19世纪末,科学家认识到人类要实现飞出大气层进入太空,就必须摆脱地球的引力束缚,首要条件是必须具有足够大的速度,也就是说要进入绕地球飞行的轨道成为人造卫星,最小速度为7.9 km/s ,此速度称为( ) A .第一宇宙速度 B .第二宇宙速度 C .脱离速度 D .逃逸速度 7、地面上发射人造卫星,不同发射速度会产生不同的结果,下列说法中正确的是( ) A .要使卫星绕地球运动,发射速度至少要达到11.2 km/s B .要使卫星飞出太阳系,发射速度至少要达到16.7 km/s C .发射速度介于7.9 km/s 和11.2 km/s 之间,卫星能绕太阳运动 D .发射速度小于7.9 km/s ,卫星能在地面附近绕地球做匀速圆周运动 8、我国于2007年10月24日成功发射了“嫦娥一号”探月卫星.若卫星在半径为r 的绕月圆形轨道上运行的周期是T ,则其线速度大小是 ( ) A.T r B.T 2πr C.r T D.2πr T 9、地球的半径为R ,某同步卫星在地球表面所受万有引力为F ,则该卫星在离地面高度约6R 的轨道上受到的万有引力约为( ) A .6F B .7F C.136F D.149 F

(完整版)高中物理万有引力部分知识点总结

高中物理——万有引力与航天 知识点总结 一、开普勒行星运动定律 (1)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。 (2)对于每一颗行星,太阳和行星的联线在相等的时间内扫过相等的面积。 (3)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。 二、万有引力定律 1.内容:宇宙间的一切物体都是互相吸引的,两个物体间的引力大小,跟它们的质量的乘积成正比,跟它们的距离的平方成反比. 2.公式:F=Gm1m2/r^2,其中G=6.67×10-11 N·m2/kg2,称为万有引力常量。 3.适用条件: 严格地说公式只适用于质点间的相互作用,当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时,公式也可近似使用,但

此时r应为两物体重心间的距离。对于均匀的球体,r是两球心间的距离。 三、万有引力定律的应用 1.解决天体(卫星)运动问题的基本思路 (1)把天体(或人造卫星)的运动看成是匀速圆周运动,其所需向心力由万有引力提供,关系式: F=Gm1m2/r^2=mv^2/r=mω2r=m(2π/T)2r (2)在地球表面或地面附近的物体所受的重力等于地球对物体的万有引力,即mg=Gm1m2/r^2,gR2=GM. 2.天体质量和密度的估算 通过观察卫星绕天体做匀速圆周运动的周期T,轨道半径r,由万有引力等于向心力,即G r2(Mm)=m T2(4π2)r,得出天体质量M=GT2(4π2r3). (1)若已知天体的半径R,则天体的密度 ρ=V(M)=πR3(4)=GT2R3(3πr3) (2)若天体的卫星环绕天体表面运动,其轨道半径r等于天体半径R,则天体密度ρ=GT2(3π) 可见,只要测出卫星环绕天体表面运动的周期,就可求得天体的密度. 3.人造卫星 (1)研究人造卫星的基本方法

万有引力定律-经典例题

1.天体运动的分析方法 2.中心天体质量和密度的估算 (1)已知天体表面的重力加速度g 和天体半径R G Mm R 2=mg ???? 天体质量:M = gR 2G 天体密度:ρ=3g 4πGR (2)已知卫星绕天体做圆周运动的周期T 和轨道半径r ????? ①G Mm r 2=m 4π2T 2r ?M =4π2r 3GT 2 ②ρ=M 43πR 3 =3πr 3 GT 2R 3 ③卫星在天体表面附近飞行时,r =R ,则ρ=3πGT 2 1.火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行,根据开普勒行星运动定律可知( ) A .太阳位于木星运行轨道的中心 B .火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等 C .火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方 D .相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积 解析:由开普勒第一定律(轨道定律)可知,太阳位于木星运行轨道的一个焦点上,A 错误;火星和木星绕太阳运行的轨道不同,运行速度的大小不可能始终相等,B 错误;根据开普勒第三定律(周期定律)知所有行星轨道的半长轴的三次方与它的公转周期的平方的比值是一个常数,C 正确;对于某一个行星来说,其与太阳连线在相同的时间内扫过的面积相等,不同行星在相同的时间内扫过的面积不相等,D 错误. 答案:C 2.(2016·郑州二检) 据报道,目前我国正在研制“萤火二号”火星探测器.探测器升空

后,先在近地轨道上以线速度v 环绕地球飞行,再调整速度进入地火转移轨道,最后再一次调整速度以线速度v ′在火星表面附近环绕飞行.若认为地球和火星都是质量分布均匀的球体,已知火星与地球的半径之比为1∶2,密度之比为5∶7,设火星与地球表面重力加速度分别为g ′和g ,下列结论正确的是( ) A .g ′∶g =4∶1 B .g ′∶g =10∶7 C .v ′∶v = 528 D .v ′∶v = 514 解析:在天体表面附近,重力与万有引力近似相等,由G Mm R 2=mg ,M =ρ43 πR 3 ,解两式得g =4 3G πρR ,所以g ′∶g =5∶14,A 、B 项错;探测器在天体表面飞行时,万有引力 充当向心力,由G Mm R 2=m v 2R ,M =ρ4 3πR 3,解两式得v =2R G πρ 3 ,所以v ′∶v =528 ,C 项正确,D 项错. 答案:C 3.嫦娥三号”探月卫星于2013年12月2日1点30分在西昌卫星发射中心发射,将实现“落月”的新阶段.若已知引力常量G ,月球绕地球做圆周运动的半径r 1、周期T 1,“嫦娥三号”探月卫星绕月球做圆周运动的环月轨道(见图)半径r 2、周期T 2,不计其他天体的影响,则根据题目条件可以( ) A .求出“嫦娥三号”探月卫星的质量 B .求出地球与月球之间的万有引力 C .求出地球的密度 D.r 13T 12=r 23T 2 2 解析:绕地球转动的月球受力为GMM ′r 12=M ′r 14π2 T 1 2得T 1= 4π2r 13 GM =4π2r 13 Gρ43 πr 3.由于不知道地球半径r ,无法求出地球密度,C 错误;对“嫦娥三号”而言,GM ′m r 22=mr 24π2 T 22, T 2= 4π2r 23 GM ′ ,已知“嫦娥三号”的周期和半径,可求出月球质量M ′,但是所有的卫星

万有引力与航天重点知识归纳及经典例题练习

第五讲 万有引力定律重点归纳讲练 知识梳理 考点一、万有引力定律 1. 开普勒行星运动定律 (1) 第一定律(轨道定律):所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上。 (2) 第二定律(面积定律):对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积。 (3) 第三定律(周期定律):所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期二次方的比值都相等,表达式: k T a =23 。其中k 值与太阳有关,与行星无关。 (4) 推广:开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳运转,也适用于卫星绕地球运转。当卫星绕行星旋转时,k T a =2 3 ,但k 值不同,k 与行星有关,与卫星无关。 (5) 中学阶段对天体运动的处理办法: ①把椭圆近似为园,太阳在圆心;②认为v 与ω不变,行星或卫星做匀速圆周运动; ③k T R =2 3 ,R ——轨道半径。 2. 万有引力定律 (1) 内容:万有引力F 与m 1m 2成正比,与r 2 成反比。 (2) 公式:2 21r m m G F =,G 叫万有引力常量,2211 /10 67.6kg m N G ??=-。 (3) 适用条件:①严格条件为两个质点;②两个质量分布均匀的球体,r 指两球心间的距离;③一个均匀球体和球外一个质点,r 指质点到球心间的距离。 (4) 两个物体间的万有引力也遵循牛顿第三定律。 3. 万有引力与重力的关系 (1) 万有引力对物体的作用效果可以等效为两个力的作用,一个是重力mg ,另一个是物体随地球自转所需的向心力f ,如图所示。 ①在赤道上,F=F 向+mg ,即R m R Mm G mg 22 ω-=; ②在两极F=mg ,即mg R Mm G =2 ;故纬度越大,重力加速度越大。 由以上分析可知,重力和重力加速度都随纬度的增加而增大。 (2) 物体受到的重力随地面高度的变化而变化。在地面上,2 2 R GM g mg R Mm G =?=;在地球表面高度为h 处: 22)()(h R GM g mg h R Mm G h h +=?=+,所以g h R R g h 2 2 ) (+=,随高度的增加,重力加速度减小。 考点二、万有引力定律的应用——求天体质量及密度 1.T 、r 法:2 3 2224)2(GT r M T mr r Mm G ππ=?=,再根据3 23 33,34R GT r V M R V πρρπ=?== ,当r=R 时,2 3GT πρ= 2.g 、R 法:G g R M mg R Mm G 22 = ?=,再根据GR g V M R V πρρπ43,3 43=?== 3.v 、r 法:G rv M r v m r Mm G 2 22 =?=

高一下册物理万有引力定律知识点总结

高一下册物理万有引力定律知识点总结 物理在绝大多数的省份既是会考科目又是高考科目,在高中的学习中占有重要地位。为大家推荐了高一下册物理万有引力定律知识点,请大家仔细阅读,希望你喜欢。 一、行星运动 1.地心说和日心说 地心说认为地球是宇宙的中心,是静止不动的,太阳、月亮及其它行星都绕地球运动,日心说认为太阳是静止不动的,地球和其它行星都绕太阳运动,日心说是形成新的世界观的基础,是对宗教的挑战。 2.开普勒第一定律 开普勒第一定律指出: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,这个定律也叫做轨道定律,它正确描述了行星运动轨道的形状。 3.开普勒第三定律 开普勒第三定律指出: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,即R3/T2=k.这个定律也叫周期定律.行星运动三定律是开普勒根据第谷连续20年对行星运动进行观察记录的数据,经过刻苦计算而得出的结论. 二、万有引力定律 1.万有引力定律的内容 (l)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及两个物体之间的距离有关:两个物体质量越大,它们间的万有引力越大;两物体间距离越远,它们间的万有引力越小.通常两个物体之间的万有引力极其微小,在天体系统中,万有引力的作用是决定性的. (2)万有引力定律的公式是:.即两物体间万有引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比. 2.引力常量及其测定 (1)万有引力常量 G=6.6725910-11 N?m2/kg2,通常取 G=6.6710-11 N?m2/kg2. (2)万有引力常量G的值是由英国物理学家卡文迪许用扭秤装置首先准确测定的.G的测定不仅用实验证实了万有引力的存在,同时也使万有引力定律有了实用价值. 3.万有引力定律的应用 万有引力定律在研究天体运动中起着决定性的作用,它把地面上物体的运动规律与天体运动的规律统一起来,是人类认识宇宙的基础.万有引力定律在天文学上的下列应用:(1)用万有引力定律求中心星球的质量和密度 当一个星球绕另一个星球做匀速圆周运动时,设中心星球质量为M,半径为R,环绕星球质量为m,线速度为v,公转周期为T,两星球相距r,由万有引力定律有:

20152016学年高二物理暑假作业 万有引力定律

物 理(万有引力定律) [能力训练] 1.对于万有引力定律的表述式221r m m G F ,下面说法中正确的是( ) A. 公式中G 为引力常量,它是由实验测得的,而不是人为规定的 B. 当r 趋近于零时,万有引力趋于无穷大 C. m 1与m 2受到的引力大小总是相等的,方向相反,是一对平衡力 D. m 1与m 2受到的引力总是大小相等的,而与m 1、m 2是否相等无关 2.下列关于陨石坠向地球的解释中,正确的是 ( ) A .陨石对地球的吸引力远小于地球对陨石的吸引力 B .陨石对地球的吸引力和地球对陨石的吸引力大小相等,但陨石的质量小,加速度大,所以改变运动方向落向地面 C .太阳不再吸引陨石,所以陨石落向地球 D .陨石受到其它星球的斥力而落向地球 3.设地球表面物体的重力加速度为g 0,某卫星在距离地心3R (R 是地球的半径)的轨道上绕地球运行,则卫星的加速度为 ( ) A .g 0 B .g 0/9 C .g 0/4 D .g 0/16 4.地球质量大约是月球质量的81倍,在登月飞船通过月、地之间的某一位置时,月球和地球对它的引力大小相等,该位置到月球中心和地球中心的距离之比为( ) A .1:27 B. 1:9 C. 1:3 D. 9:1 5.设想把一质量为m 的物体放在地球的中心,这时它受到地球对它的万有引力是( ) A. 0 B. mg (g=9.8m/s 2) C. ∞ D. 无法确定 6.宇宙间的一切物体都是互相极引的,两个物体间的引力大小,跟它们的 成正比, 跟它们的 成反比,这就是万有引力定律.万有引力恒量G =×10-11 .第一个比较 精确测定这个恒量的是英国物理学家 . 7. 月球的质量约为7.35×1022kg, 绕地球运行的轨道半径是3.84×105km, 运行的周期是 天,则月球受到地球所施的向心力的大小是_____。 8.地球是一个不规则的椭球,它的极半径为6357km ,赤道半径为6378km ,已知地球质量M =×1024kg 。不考虑地球自转的影响,则在赤道、极地用弹簧秤测量一个质量为1kg 的物体,示数分别为多少? 9.某星球的质量约为地球质量的9倍,半径约为地球的一半。若从地球上高h 处平抛一物体,射程为15m ,则在该星球上从同样的高度,以同样的初速度平抛该物体,其射程为多少? 10.某行星自转一周所需时间为地球上的6小时。若该行星能看作球体,它的平均密度为

《万有引力定律》教学设计【高中物理必修2(人教版)教案】

《6.3万有引力定律》教学设计 ● 教学模式介绍 “传递-接受”教学模式源于赫尔巴特的四段教学法,后来由前苏联凯洛夫等人进行改造传入我国。在我国广为流行,很多教师在教学中自觉不自觉地都用这种方法教学。该模式以传授系统知识、培养基本技能为目标。其着眼点在于充分挖掘人的记忆力、推理能力与间接经验在掌握知识方面的作用,使学生比较快速有效地掌握更多的信息量。该模式强调教师的指导作用,认为知识是教师到学生的一种单向传递的作用,非常注重教师的权威性。 “传递-接受”教学模式的课程环节: 复习旧课——激发学习动机——讲授新知识——巩固运用——检查评价——间隔性复习 ● 设计思路说明 一、新课程标准倡导学生自主学习,重视学生科学探究,在“科学探究”中学生自己不断发现问题、解决问题、体会科学方法、学会交流合作及通过集体的智慧解决问题。我将发现万有引力定律的过程设计为教师引导和学生探究先后结合的方法。“地球对月球的力、地球对地面上物体的力、太阳对行星的力,真是同一种力吗?”这个过程中所涉及到的逻辑思维和数学推导给学生带来的困难则由教师适时引导。当学生亲自动手,计算出月球轨道上物体运动的加速度就是地面物体下落加速度的2601 倍时,学生一定会由衷地感叹自然界的和 谐统一和科学的无穷魅力。 二、万有引力定律既是一个独立的科学定律,又是牛顿经典力学体系的重要组成部分。是普遍存在于宇宙中的任何有质量的物体(大到天体小到微观粒子)间的相互吸引力,是自然界的物体间的基本相互作用之一.对人类认识和探索未知世界有着重要的意义。教学中要让学生知道学习万有引力定律不只是用来做几道题,而是一个人科学素养的具体体现。 三、我让学生查找关于卡文迪许的资料、做成ppt 并让两到三组同学在课堂展示。增加学生的学习兴趣,同时锻炼学生的语言组织能力和表达能力。四、将不易测量的微小量转化为可测量的物理量的方法是物理学中重要且常用的研究方法。通过卡文迪许扭秤实验对学生进行的物理思想和科学方法的渗透。同时也能说明科学实验是发现科学真理的基础,也是检验科学真理的唯一标准。 ● 教材分析 万有引力定律是本章的重点知识,,本节内容是对上两节教学内容的进一步延伸,是下

最新万有引力定律·典型例题解析

万有引力定律·典型例题解析 【例1】设地球的质量为M ,地球半径为R ,月球绕地球运转的轨道半径为r ,试证在地球引力的作用下: (1)g (2)(3)r 60R 地面上物体的重力加速度= ;月球绕地球运转的加速度=;已知=,利用前两问的结果求的值; GM R GM r g 22αα (4)已知r =3.8×108m ,月球绕地球运转的周期T =27.3d ,计算月球绕地球运转时的向心加速度a ; (5)已知地球表面重力加速度g =9.80m/s 2,利用第(4)问的计算结果, 求 的值.α g 解析: (1)略;(2)略; (3)2.77×10-4; (4)2.70×10-3m/s 2 (5)2.75×10-4 点拨:①利用万有引力等于重力的关系,即=.②利用万有引力等于向心力的关系,即=.③利用重力等于向心力 G Mm r mg G Mm r m 2 2α 的关系,即mg =ma .以上三个关系式中的a 是向心加速度,根据题目 的条件可以用、ω或来表示.v r r T 2224r 2 π 【例】月球质量是地球质量的 ,月球半径是地球半径的,在21811 38. 距月球表面14m 高处,有一质量m =60kg 的物体自由下落. (1)它落到月球表面需用多少时间? (2)它在月球上的“重力”和质量跟在地球上是否相同(已知地球表面重力

加速度g 地=9.8m/s 2)? 解析:(1)4s (2)588N 点拨:(1)物体在月球上的“重力”等于月球对物体的万有引力,设 mg G M m R mg G M m R 22月月月 地地地 =.同理,物体在地球上的“重力”等于地球对物体的 万有引力,设=. 以上两式相除得=,根据=可得物体落到月球表 面需用时间为==×=. 月月g 1.75m /s S gt t 4s 2 2 12 2214 175S g . (2)在月球上和地球上,物体的质量都是60kg .物体在月球上的“重力”和在地球上的重力分别为G 月=mg 月=60×1.75N =105N ,G 地=mg 地=60×9.8N =588N . 跟踪反馈 1.如图43-1所示,两球的半径分别为r 1和r 2,均小于r ,两球质量分布均匀,大小分别为m 1、m 2,则两球间的万有引力大小为: [ ] A .Gm 1m 2/r 2 B .Gm 1m 2/r 12 C .Gm 1m 2/(r 1+r 2)2 D .Gm 1m 2/(r 1+r 2+r)2

(物理)物理万有引力定律的应用练习题20篇

(物理)物理万有引力定律的应用练习题20篇 一、高中物理精讲专题测试万有引力定律的应用 1.“天宫一号”是我国自主研发的目标飞行器,是中国空间实验室的雏形.2013年6月,“神舟十号”与“天宫一号”成功对接,6月20日3位航天员为全国中学生上了一节生动的物理课.已知“天宫一号”飞行器运行周期T ,地球半径为R ,地球表面的重力加速度为g ,“天宫一号”环绕地球做匀速圆周运动,万有引力常量为G .求: (1)地球的密度; (2)地球的第一宇宙速度v ; (3)“天宫一号”距离地球表面的高度. 【答案】(1)34g GR ρπ= (2)v = h R = 【解析】 (1)在地球表面重力与万有引力相等:2 Mm G mg R =, 地球密度: 343 M M R V ρπ= = 解得:34g GR ρπ= (2)第一宇宙速度是近地卫星运行的速度,2 v mg m R = v =(3)天宫一号的轨道半径r R h =+, 据万有引力提供圆周运动向心力有:() ()2 2 24Mm G m R h T R h π=++, 解得:h R = 2.“嫦娥一号”的成功发射,为实现中华民族几千年的奔月梦想迈出了重要的一步.已知“嫦娥一号”绕月飞行轨道近似为圆形,距月球表面高度为H ,飞行周期为T ,月球的半径为R ,引力常量为G .求: (1) “嫦娥一号”绕月飞行时的线速度大小; (2)月球的质量; (3)若发射一颗绕月球表面做匀速圆周运动的飞船,则其绕月运行的线速度应为多大. 【答案】(1)()2R H T π+(2) ()3 22 4R H GT π+(3 【解析】

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