7高一物理新课标版暑假专号专题编者按: 这一章中的万有引力定律是17世纪自然科学最伟大的成果之一，它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一了起来；它第一次揭示了自然界中一种基本相互作用的规律,打破了人们对天体运动规律认识的神秘感,消除了人们的迷信思想,使人们有信心、有能力理解天地间的各种事物,解放了人们的思想;在科学和文化的发展史上起到了积极的推动作用;在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。对后面物理学和天文学的发展具有深远的影响。第一部分 知识清单一.基础知识填空1.行星的运动(1)地心说认为地球是 的中心,是静止不动的;日心说则认为 是静止不动的,地球和其它行星都绕太阳运动.(2)所有行星绕 运动的轨道都是 ,太阳处在椭圆的一个焦点上.(3)对任意一个行星来说,它与 的连线在相等的时间内扫过的 相等.(4)所有行星的轨道的半长轴的 跟它的公转 的二次方的比值都相等,公式为 ,其中k为一个对所有行星都相同的常量.(5)行星绕太阳运动的轨道十分接近圆,太阳处在 .(6)对某一行星来说,它绕太阳做圆周运动的 不变,即行星做 运动.2.太阳与行星间的引力(1)根据开普勒行星运动第一、第二定律,行星以 为圆心近似做匀速圆周运动,太阳对行星的 力,就等于行星做匀速圆周运动的向心力.(2)设质量为m,速度为到太阳的距离为r的行星绕太阳做匀速圆周运动所需要的向心力公式为 .(3)天文观测到得行星运行速度和公转周期T之间的关系式是 .(4)太阳与行星之间的引力与太阳的质量M、行星的质量m成 比,与二者距离的二次方成 比,公式为 .3.万有引力定律(1)内容:自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上,引力的大小与物体的质量和的乘积成 比，与它们之间距离r的二次方成 比。(2)公式为 .(3)G是比例系数,叫做 ,适用于任何两个物体,由英国物理学家 比较准确地测出了G的数值,通常G取 ,它是自然界中少数几个最重要的物理常量之一.4.万有引力理论的成就(1)如果不考虑地球自转的影响,地面上质量为m的物体受到的重力等于 对物体的引力即 .(2)已知g=9.8,R=6371km,G=,则可计算出地球质量为 kg.(3)行星的运动可以近似看作匀速圆周运动,行星运动的向心力由太阳对它的 来提供,可以列出方程,由得到,从而求出太阳的质量 .(4) 的发现、 的“按时回归”最终确立了万有引力定律的地位.5.宇宙航行(1)物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度,叫做 ,其大小为 .(2)第二宇宙速度的大小为 ,如果在地面附近发射飞行器,发射速度7.9km/sv11.2km/s,则它绕地球运行的轨迹是 ,.(3)第三宇宙速度的大小为 ,即在地面附近发射一个物体,要使物体能够挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳系外,必须使它的速度等于或大于第三宇宙速度.(4)1957年10月4日,世界上第一颗人造地球卫星在苏联发射成功.1970年4月24日,我国第一颗 -“东方红一号”飞上蓝天.2003年10月15日9时整,神舟五号飞船载着中国第一位宇航员 成功长空,在太空遨游了21个小时，绕地球飞行14圈，实现了中华民族千年的飞天梦想.6.经典力学的局限性(1)在经典力学中,物体的 是不随运动状态改变的;在狭义相对论中,物体的质量要随着物体运动速度的增大而 的,用公式表示为 .(2)爱因斯坦提出的时空观认为,在研究物体的 运动时,即速度接近真空中光速时,物体的长度(即物体所占的的空间)以及物理过程、化学过程,甚至生命过程的持续时间,都与它们运动状态 关.(3)经典力学能够很精确地描述宏观物体的运动规律,但对微观粒子的波粒二象性无能为力, 能够正确地描述微观粒子运动的规律.以上事实说明,经典力学的适用范围:只适用于 运动,不适用于 运动,只适用于 世界,不适用于 世界.基础知识填空答案1.行星的运动(1) 宇宙 太阳(2) 太阳 椭圆(3) 太阳 面积(4) 三次方 周期 (5) 圆心(6) 角速度(或线速度) 匀速圆周2.太阳与行星间的引力(1) 太阳 引(2) (3) (4) 正 反 3.万有引力定律(1) 正 反(2) (3) 引力常量 卡文迪许 4.万有引力理论的成就(1) 地球 (2) 5.96(3) 万有引力 (4) 海王星 哈雷慧星5.宇宙航行(1) 第一宇宙速度 (2) 椭圆(3) (4) 人造地球卫星 杨利伟6.经典力学的局限性(1) 质量 增大 (2) 高速 有(3) 量子力学 低速 高速 宏观 微观二.基础知识训练1.关于天体的运动以下说法正确的是( )A.天体的运动毫无规律,无法研究B.天体的运动是最完美、和谐的匀速圆周运动C.太阳从东边升起,从西边落下,所以太阳绕地球运动D.太阳系中所有行星都围绕太阳运动2.最先发现行星绕太阳做轨道是椭圆运动的科学家是( )A.亚里士多德 B.伽利略 C.第谷 D.开普勒3.据报到,美国计划2021年开始每年送15000名游客上太空旅游,当航天器围绕地球沿椭圆轨道运动时,近地点的速率 (大于、小于、等于)远地点的速率.4.人造卫星绕地球做匀速圆周运动,卫星所受万有引力F与轨道半径r的关系是( )A.F与 r成正比 B.F与 r成反比 C.F与成正比 D.F与成反比 5.要使两物体间的引力减小到原来的,下列办法可行的是( )A.两物体的距离不变,质量各减小为原来的一半B.两物体的距离变为原来的2倍,质量各减为原来的一半C.两物体的质量变为原来的一半,距离也减为原来的一半D.两物体的质量都变为原来的2倍,距离不变6.下列关于地球和月球间的万有引力的说法中正确的是( )A.不仅地球对月球有万有引力作用,而且月球对地球也有万有引力作用B.地球与月球之间的万有引力是一对平衡力C.地球与月球之间的万有引力是一对作用力和反作用力D.月球在地球施加的万有引力作用下绕地球运行7.两位质量各为50kg的人相距1m,他们之间的万有引力的数量级约为( )A.N B.N C.N D.N8如果不考虑地球自转的影响,地面上质量为m的物体受到的重力mg等于 对物体的引力即 ,由此解出基础知识训练答案1. D 天体运动是有规律的,不是做匀速圆周运动,轨道是椭圆2. D 开普勒是通过计算、分析第谷多年的测量结果得出的3. 大于 根据开普勒第二定律可知,近地点的速率大于远地点的速率4. D 由公式得F与成反比5. A 由万有引力公式得,A符合题意6. ACD 这两个力分别作用在两个物体上,不是平衡力,B错误7. A =8地球 第二部分 题型展台本单元知识点的考查,常见的类型有以下几种.典型题型1 天体质量、密度的估算问题1.“g、 r”计算法思路是:利用天体表面的物体其重力约等于万有引力.若已知地球半径R和地球表面的重力加速度g,依得, .通常称为黄金代换式,在求解一些问题时很有用处.2.“T、 r”计算法思路是:利用绕天体运动的卫星向心力是由万有引力提供,结合匀速圆周运动知识,若已知地球的卫星(如月球)绕地球做匀速圆周运动的周期T和半径r,由,得.若某一卫星绕地球在近地表面做圆周运动,则r=R,则此时,只需要测定运动周期即可.例1.把地球绕太阳公转看做匀速圆周运动,轨道平均半径约为,已知万有引力常量G=,则可以估算出太阳的质量大约是多少?(结果保留一位有效数字)解析:由日常知识得,地球绕太阳公转一周为365天,故周期 T=365243600s=3.2.由万有引力提供向心力,即太阳质量点评: 根据题目中的条件,结合地球公转周期为365天,周期T=3.2常识,利用万有引力提供向心力即可估算出太阳质量跟踪练习1.若已知当地的重力加速度g=9.8m/s2，地球的半径为 6.4106m。引力常量g=6.6710-11n?m2/kg2。试估算地球的质量。解析:根据牛顿第三定律.一个人对地球的引力应等于地球对这个人的作用力，.而地球对这个人的作用力的大小为mg，而人与地球的万有引力大小为例2. 1789年英国著名物理学家卡文迪许首先估算出了地球的平均密度,根据你学过的知识,能否知道地球密度的大小.解析: 设地球质量为M,地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,忽略地球自转的影响,根据万有引力定律得 将地球看成均匀球体,有 由两式得地球的平均密度 式中的均为常数,将它们的值代入可得点评:本题是要求估算,因而如何挖掘题目中的隐含条件是关键,而我们学过的知识中能与地球质量、密度相联系的应首先想到万有引力定律,并且联系到万有引力等于重力这一思路来解决问题.跟踪练习2.地核的体积约为整个地球体积的16,地核的质量约为地球质量的34,经估算,地核的平均密度为 .解析:由,得 地球的平均密度 所以地核的平均密度: 典型题型2.解决天体运动的基本思路:(1)把天体(或人造卫星)的运动看成是匀速圆周运动,所需要的向心力由万有引力提供. (2)在地球表面或地面附近的物体所受重力近似等于地球对物体的引力,即应用(也叫黄金代换式“”)进行分析计算.例3.已知地球半径R=,地面附近重力加速度,计算在距离地面高为h=的圆形轨道上的卫星做匀速圆周运动的线速度和周期T. 解析:根据万有引力提供卫星圆周运动的向心力,即 ,得 由地球表面附近万有引力近似等于重力,即,得 由两式可得 运动周期 点评:公式和是解决天体(卫星)运动问题的基本思路.跟踪练习3. 2009年10月，美国的“半人马座”火箭以9 000公里的时速撞向月球，原先设想应当产生高达10 km的尘埃，而实际撞击扬起的尘埃高度只有1.6 km.若航天飞行控制中心测得火箭在离月球表面