2019-2020年高中物理专题6.4万有引力理论的成就预基础版含解析新人教版必修

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1、2019-2020年高中物理专题6.4万有引力理论的成就预基础版含解析新人教版必修【学习目标】1.了解万有引力定律在天文学上的应用、会用万有引力定律计算天体的质量和密度、通过求解太阳.地球的质量，培养理论联系实际的运用能力。2.通过学习用万有引力定律发现未知天体的过程，懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践的辨证唯物主义观点3.掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知识分析具体问题的方法【自主学习】1．阅读教材“科学真迷人”和“计算天体的质量”标题下的内容，思考并回答以下问题：（1）为什么卡文迪许说他自己的实验是“称量地

2、球的重量”的实验？（2）计算天体质量的基本思路是什么？（3）对于没有环绕天体（或虽有环绕天体但却不知道它运行的有关物理量）的恒星，用什么方法求其质量？2．阅读教材“发现未知天体”标题下的内容，思考并回答以下问题：（1）天王星的“出轨”现象是星表有错，还是牛顿力学有误，还是有其他原因？（2）海王星是怎么被发现的？（3）应用万有引力定律除了可估算天体质量外，在天文学上还有哪些应用？1．如果我们能测出月球表面的加速度g、月球的半径R和月球绕地球运转的周期T，就能根据万有引力定律“称量”月球的质量了。已知引力常数G，用M表示月球

3、的质量。关于月球质量，下列说法正确的是（）A.M=B.M=C.M=D.M=【答案】A2．已知引力常量G，下列各组数据中能估算出地球质量的是（）①地球到太阳的距离及地球的公转周期②月球到地球的距离及月球的公转周期③地球表面的重力加速度及地球半径④月球的公转周期及月球的线速度A.①③④B.②③④C.②③D.③④【答案】B【解析】①、地球绕太阳运动的周期和地球与太阳的距离，根据万有引力提供向心力，只能求出太阳的质量M，也就是说只能求出中心体的质量，故①错误；②、月球绕地球做匀速圆周运动，它受到地球的万有引力充当向心力，用它运动

4、周期表示向心力，由万有引力定律结合牛顿第二定律得，所以地球的质量，其中r为地球与月球间的距离，故②正确；③、地球表面的物体受到的地球的重力等于万有引力，即，因此，可求出地球的质量，故③正确；④、月球的公转周期及月球的线速度，根据圆周运动知识得：轨道半径，由万有引力定律结合牛顿第二定律求解，故④正确，故选项B正确。点睛：研究星球绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式，判断能否算出地球的质量，根据不同选项的已知物理量列出不同的表达式。3．若某星球的密度是地球密度的2倍，它表面的重力加速度与地球相同，则该星球的

5、质量是地球质量的A.1／4B.4倍C.8倍D.16倍【答案】A【名师点睛】根据万有引力等于重力，列出等式表示出重力加速度．根据密度与质量关系代入表达式找出半径的关系，再求出质量关系．4．若已知某行星的质量为m，该行星绕太阳公转的半径为r，公转周期为T，万有引力常量为G，太阳的半径为R，则由此求出：（1）太阳的质量M（2）太阳的密度ρ【答案】(1)（2）（2）太阳的体积：，由得，太阳的密度：。5．经天文学家观察，太阳在绕着银河系中心(银心)的圆形轨道上运行，这个轨道半径约为3×104光年(约等于2.8×1020m)，转动一

6、周的周期约为2亿年(约等于6.3×1015s)．太阳做圆周运动的向心力是来自位于它轨道内侧的大量星体的引力，可以把这些星体的全部质量看做集中在银河系中心来处理问题．(G＝6.67×10－11N·m2/kg2)。用给出的数据来计算太阳轨道内侧这些星体的总质量．【答案】【解析】假设太阳轨道内侧这些星体的总质量为M，太阳的质量为m，轨道半径为r，周期为T，太阳做圆周运动的向心力来自于这些星体的引力，则：故这些星体的总质量为：