高中物理 第五章 萬有引力定律及其應(yīng)用 5.1 萬有引力定律及引力常量的測(cè)定同步測(cè)試 魯科版必修2.doc

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5.1萬有引力定律及引力常量的測(cè)定 一、單選題（共10題；共20分） 1.火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽運(yùn)行，根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律可知（　?。? A.太陽位于木星運(yùn)行軌道的中心 B.火星和木星繞太陽運(yùn)行的速度大小始終相等 C.相同時(shí)間內(nèi)，火星與太陽連線掃過的面積等于木星與太陽連線掃過的面積 D.火星與木星公轉(zhuǎn)周期之比的二次方等于它們軌道半長(zhǎng)軸之比的三次方 2.關(guān)于萬有引力定律，以下說法正確的是（　?。? A.牛頓在前人研究基礎(chǔ)上總結(jié)出萬有引力定律，并計(jì)算出了引力常數(shù)為G B.德國(guó)天文學(xué)家開普勒對(duì)他導(dǎo)師第谷觀測(cè)的行星數(shù)據(jù)進(jìn)行了多年研究，得出了萬有引力定律 C.英國(guó)物理學(xué)家卡文迪許測(cè)出引力常數(shù)為G ， 并直接測(cè)出了地球的質(zhì)量 D.月﹣﹣地檢驗(yàn)表明地面物體和月球受地球的引力，與太陽行星間的引力遵從相同的規(guī)律 3.已知金星和地球的半徑分別為R1、R2 ， 金星和地球表面的重力加速度分別為g1、g2 ， 則金星與地球的質(zhì)量之比為（ ） A.B.C.D. 4.發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象的科學(xué)家是（ ） A.法拉第B.奧斯特C.庫倫D.安培 5.氣象衛(wèi)星是用來拍攝云層照片，觀測(cè)氣象資料和測(cè)量氣象數(shù)據(jù)的。我國(guó)先后自行成功研制和發(fā)射了“風(fēng)云一號(hào)”和“風(fēng)云二號(hào)”兩顆氣象衛(wèi)星?！帮L(fēng)云一號(hào)”衛(wèi)星軌道與赤道平面垂直，通過兩極，每12小時(shí)巡視地球一周，稱為“極地圓軌道”?！帮L(fēng)云二號(hào)”氣象衛(wèi)星軌道平面在赤道平面內(nèi)稱為“地球同步軌道”，則“風(fēng)云一號(hào)”衛(wèi)星比“風(fēng)云二號(hào)”衛(wèi)星（） A.運(yùn)行角速度小B.運(yùn)行線速度小C.覆蓋范圍廣D.向心加速度小 6.關(guān)于公式 =k ， 下列說法中正確的是（　?。? A.公式只適用于圍繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星 B.公式只適用太陽系中的行星 C.k值是一個(gè)與星球（中心天體）有關(guān)的常量 D.對(duì)于所有星球（同一中心天體）的行星或衛(wèi)星，k值都不相等 7.火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽運(yùn)行，根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律可知（ ） A.太陽位于木星運(yùn)行軌道的中心 B.火星和木星繞太陽運(yùn)行速度的大小始終相等 C.火星與木星公轉(zhuǎn)周期之比的平方等于它們軌道半長(zhǎng)軸之比的立方 D.相同時(shí)間內(nèi)，火星與太陽連線掃過的面積等于木星與太陽連線掃過的面積 8.開普勒分別于1609年和1619年發(fā)表了他發(fā)現(xiàn)的行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律，后人稱之為開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律．關(guān)于開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律，下列說法正確的是（ ） A.所有行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是圓，太陽處在圓心上 B.對(duì)任何一顆行星來說，離太陽越近，運(yùn)行速率就越大 C.在牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律后，開普勒才發(fā)現(xiàn)了行星的運(yùn)行規(guī)律 D.開普勒獨(dú)立完成了觀測(cè)行星的運(yùn)行數(shù)據(jù)、整理觀測(cè)數(shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律等全部工作 9.關(guān)于質(zhì)量為m1和質(zhì)量為m2的兩個(gè)物體間的萬有引力表達(dá)式F=G ，下列說法正確的是（ ） A.公式中的G是萬有引力常量，它是由牛頓通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量出的 B.當(dāng)兩物體間的距離r趨于零時(shí)，萬有引力趨于無窮大 C.m1和m2所受萬有引力大小總是相等 D.兩個(gè)物體間的萬有引力總是大小相等，方向相反，是一對(duì)平衡力 10.（2015四川）登上火星是人類的夢(mèng)想，“嫦娥之父”歐陽自遠(yuǎn)透露：中國(guó)計(jì)劃于2020年登陸火星。地球和火星公轉(zhuǎn)視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，忽略行星自轉(zhuǎn)影響。根據(jù)下表，火星和地球相比 A.火星的公轉(zhuǎn)周期較小B.火星做圓周運(yùn)動(dòng)的加速度較小 C.火星表面的重力加速度較大D.火星的第一宇宙速度較大 二、多選題（共4題；共12分） 11.許多科學(xué)家在物理學(xué)發(fā)展過程中做出了重要貢獻(xiàn)，下列敘述中符合物理學(xué)史實(shí)的是（ ） A.庫侖在前人研究的基礎(chǔ)上通過扭秤實(shí)驗(yàn)得到了庫侖定律 B.奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，總結(jié)出了電磁感應(yīng)定律 C.牛頓提出了萬有引力定律，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)出了萬有引力常量 D.開普勒發(fā)現(xiàn)了行星沿橢圓軌道運(yùn)行的規(guī)律 12.對(duì)于萬有引力定律的表達(dá)式F= ，下面說法正確的是（ ） A.公式中G為引力常量，它是由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的 B.當(dāng)r趨于零時(shí)，萬有引力趨于無窮大 C.m1、m2受到的引力總是大小相等的，故引力大小與m1、m2是否相等無關(guān) D.m1、m2受到的引力是一對(duì)平衡力 13.把太陽系各行星的運(yùn)動(dòng)近似看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則離太陽越遠(yuǎn)的行星（　?。? A.周期越小B.線速度越小C.角速度越大D.加速度越小 14.下列說法符合物理學(xué)史的是（　?。? A.亞里士多德認(rèn)為重的物體比輕的物體下落的快 B.為“沖淡”重力，伽利略設(shè)計(jì)用斜面實(shí)驗(yàn)來研究小球的運(yùn)動(dòng)情況 C.伽利略通過實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證了自由落體運(yùn)動(dòng)的速度與下落時(shí)間成正比 D.伽利略在研究自由落體運(yùn)動(dòng)過程中，把科學(xué)實(shí)驗(yàn)和邏輯推理和諧地結(jié)合起來 三、填空題（共3題；共7分） 15.火星的球半徑是地球半徑的 ，火星質(zhì)量是地球質(zhì)量的 ，忽略火星的自轉(zhuǎn)，如果地球上質(zhì)量為60kg的人到火星上去，則此人在火星表面的質(zhì)量是________kg，所受的重力是________N；在火星表面由于火星的引力產(chǎn)生的加速度是________m/s2；在地球表面上可舉起60kg杠鈴的人，到火星上用同樣的力，可以舉起質(zhì)量________kg的物體．g取9.8m/s2 ． 16.經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是________，萬有引力定律更是建立了人們對(duì)牛頓物理學(xué)的尊敬．經(jīng)典力學(xué)適用范圍________、宏觀、弱引力． 17.已知太陽光從太陽射到地球需要500 s，地球繞太陽的公轉(zhuǎn)周期約為3.2107 s，地球的質(zhì)量約為61024 kg，太陽對(duì)地球的引力F引＝________ N。（答案只需保留一位有效數(shù)字） 四、解答題（共2題；共10分） 18.為了研究太陽演化進(jìn)程，需知道目前太陽的質(zhì)量M．已知地球半徑R=6.4106m，地球質(zhì)量m=61024kg，日地中心的距離r=1.51011m，地球公轉(zhuǎn)周期為一年，地球表面處的重力加速度g=10m/s2 ， 試估算目前太陽的質(zhì)量．（保留二位有效數(shù)字，引力常量未知＞ 19.我國(guó)成功發(fā)射了“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星，標(biāo)志著中國(guó)航天正式開始了深空探測(cè)新時(shí)代．已知月球的半徑約為地球半徑的 ，月球表面的重力加速度約為地球表面重力加速度的 ．地球半徑R地=6.4103km，取地球表面的重力加速度g近似等于 π2 ． 求繞月球飛行衛(wèi)星的周期最短為多少？ 五、綜合題（共2題；共20分） 20.開普勒1609年一1619年發(fā)表了著名的開普勒行星運(yùn)行三定律，其中第三定律的內(nèi)容是：所有行星的橢圓軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等．萬有引力定律是科學(xué)史上最偉大的定律之一，它于1687年發(fā)表在牛頓的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中． （1）請(qǐng)根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律等推導(dǎo)萬有引力定律（設(shè)行星繞太陽的運(yùn)動(dòng)可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)）； （2）牛頓通過“月﹣地檢驗(yàn)”進(jìn)一步說明了萬有引力定律的正確性，請(qǐng)簡(jiǎn)述一下如何進(jìn)行“月﹣地檢驗(yàn)”？ 21.2016年3月1日，嫦娥一號(hào)衛(wèi)星系統(tǒng)總指揮兼總設(shè)計(jì)師葉培建院士表示，中國(guó)計(jì)劃2018年前后發(fā)射“嫦娥四號(hào)”月球探測(cè)器，在月球背面軟著陸，假設(shè)“嫦娥四號(hào)”繞月飛行軌道近似為圓形，距月球表面高度為H，飛行周期為T，月球的半徑為R，引力常量為G．求： （1）月球的密度； （2）月球的表面重力加速度．  答案解析部分 一、單選題 1.【答案】D 【解析】【解答】解：A、所有行星分別沿不同大小的橢圓軌道繞太陽運(yùn)動(dòng)，太陽處于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上．故A錯(cuò)誤； B、對(duì)每一個(gè)行星而言，太陽行星的連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等．行星在此橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的速度大小不斷變化，故B錯(cuò)誤； C、第二定律：對(duì)每一個(gè)行星而言，太陽行星的連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等，是對(duì)同一個(gè)行星而言，故C錯(cuò)誤； D、所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，所以火星與木星公轉(zhuǎn)周期之比的二次方等于它們軌道半長(zhǎng)軸之比的三次方，故D正確； 故選：D． 【分析】熟記理解開普勒的行星運(yùn)動(dòng)三定律： 第一定律：所有的行星圍繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上． 第二定律：對(duì)每一個(gè)行星而言，太陽行星的連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等． 第三定律：所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等． 2.【答案】D 【解析】【解答】A、牛頓在前人研究基礎(chǔ)上總結(jié)出萬有引力定律，物理學(xué)家卡文迪許利用卡文迪許扭秤首先較準(zhǔn)確的測(cè)定了引力常量，故A錯(cuò)誤．B、德國(guó)天文學(xué)家開普勒對(duì)他導(dǎo)師第谷觀測(cè)的行星數(shù)據(jù)進(jìn)行多年研究，得出了開普勒三大定律，故B錯(cuò)誤． C、英國(guó)物理學(xué)家卡文迪許利用卡文迪許扭秤首先較準(zhǔn)確的測(cè)定了引力常量，間接測(cè)出了地球的質(zhì)量，并不是直接的，故C錯(cuò)誤． D、月﹣地檢驗(yàn)表明地面物體和月球受地球的引力，與太陽行星間的引力遵從相同的規(guī)律，故D正確． 故選：D． 【分析】本題是物理學(xué)史問題，應(yīng)根據(jù)開普勒、牛頓、伽利略等科學(xué)家的科學(xué)成就進(jìn)行解答． 3.【答案】A 【解析】【解答】解：根據(jù)星球表面物體重力等于萬有引力 得 所以有 ，A符合題意，BCD不符合題意； 故答案為：A 【分析】星球表面物體所受到的星球的重力等于物體所受到的萬有引力，用黃金代換式分析即可。 4.【答案】A 【解析】【解答】解：1820年丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)后，英國(guó)科學(xué)家法拉第堅(jiān)信磁也可以生電，經(jīng)過10年艱苦努力，在1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象．故A正確，BCD錯(cuò)誤． 故選：A． 【分析】根據(jù)物理學(xué)史和常識(shí)解答，記住著名物理學(xué)家的主要貢獻(xiàn)即可． 5.【答案】C 【解析】解答：解：因?yàn)樗鼈兊闹芷诓幌嗟?，一?hào)的周期小，根據(jù)T= ，故它的角速度大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在半徑相同的情況下，一號(hào)的線速度v=ωR ， 故它的線速度大，選項(xiàng)B不正確；一號(hào)衛(wèi)星的覆蓋范圍比二號(hào)要大，故選項(xiàng)C正確；因?yàn)橐惶?hào)的角速度大，故它的向心加速度也大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤，所以該題選C。 分析：風(fēng)云二號(hào)衛(wèi)星為地球同步軌道衛(wèi)星，故周期為24h ， “風(fēng)云一號(hào)”衛(wèi)星是極地衛(wèi)星，周期為12h ， 根據(jù)r得到周期與半徑的關(guān)系式，由此可知周期越大，軌道半徑越大，衛(wèi)星離地面越高．衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)萬有引力提供向心力，可根據(jù)牛頓第二定律得到軌道半徑、向心加速度以及線速度的大小關(guān)系，根據(jù)這個(gè)關(guān)系再討論即可 6.【答案】C 【解析】【解答】AB、開普勒第三定律適用于所有天體．故A錯(cuò)誤；CD、圍繞同一星球運(yùn)行的行星或衛(wèi)星，k值相等；不同星球的行星或衛(wèi)星，k值不相等；即k是與中心天體有關(guān)的量，故C正確，D不正確； 故選：C． 【分析】開普勒運(yùn)動(dòng)定律不僅適用于橢圓運(yùn)動(dòng)，也適用于圓周運(yùn)動(dòng)，不僅適用于行星繞太陽的運(yùn)動(dòng)，也適用于衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動(dòng)．式中的k是與中心星體的質(zhì)量有關(guān)的． 7.【答案】C 【解析】【解答】解：A、第一定律的內(nèi)容為：所有行星分別沿不同大小的橢圓軌道繞太陽運(yùn)動(dòng)，太陽處于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上．故A錯(cuò)誤； B、第二定律：對(duì)每一個(gè)行星而言，太陽行星的連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等．行星在此橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的速度大小不斷變化，故B錯(cuò)誤； C、若行星的公轉(zhuǎn)周期為T，則 常量K與行星無關(guān)，與中心體有關(guān)，故C正確； D、第二定律：對(duì)每一個(gè)行星而言，太陽行星的連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等，是對(duì)同一個(gè)行星而言，故D錯(cuò)誤； 故選C． 【分析】熟記理解開普勒的行星運(yùn)動(dòng)三定律： 第一定律：所有的行星圍繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上． 第二定律：對(duì)每一個(gè)行星而言，太陽行星的連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等． 第三定律：所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等． 8.【答案】B 【解析】【解答】解：A、根據(jù)第一定律：所有的行星圍繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上．所以A錯(cuò)． B、根據(jù)第二定律：對(duì)每一個(gè)行星而言，太陽行星的連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等．所以對(duì)任何一顆行星來說，離太陽越近，運(yùn)行速率就越大．所以B正確． C、在開普勒發(fā)現(xiàn)了行星的運(yùn)行規(guī)律后，牛頓才發(fā)現(xiàn)萬有引力定律．故C錯(cuò)． D、開普勒整理第谷的觀測(cè)數(shù)據(jù)后，發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律．所以D錯(cuò)． 故選B 【分析】熟記理解開普勒的行星運(yùn)動(dòng)三定律： 第一定律：所有的行星圍繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上． 第二定律：對(duì)每一個(gè)行星而言，太陽行星的連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等． 第三定律：所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等． 9.【答案】C 【解析】【解答】解： A、公式中的G是引力常量，是卡文迪許通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量出來的，故A錯(cuò)誤； B、當(dāng)兩物體間的距離r趨向零時(shí)，兩物體不能看成質(zhì)點(diǎn)，萬有引力定律不再適用．故B錯(cuò)誤； C、兩個(gè)物體間的萬有引力總是大小相等，方向相反，是一對(duì)作用力和反作用力，大小一定是相等的．故C正確，D錯(cuò)誤； 故選：C． 【分析】萬有引力定律的條件是適用于兩質(zhì)點(diǎn)間的萬有引力，自然界中任意兩個(gè)物體都有萬有引力，兩物體間相互的萬有引力是一對(duì)作用力和反作用力． 10.【答案】B 【解析】【解答】火星與地球都是繞太陽，由于太陽對(duì)他們的萬有引力提供其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，設(shè)太陽的質(zhì)量為M即有=man=解得，,有表格數(shù)據(jù)可見火星軌道半徑較大，因此向心加速度an較小，故選項(xiàng)B正確，公轉(zhuǎn)周期T較大，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤在表面處時(shí)，根據(jù)，可得，即所以火星表面的重力加速度較小故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，有第一宇宙速度公式 二、多選題 11.【答案】A,D 【解析】【解答】解：A、法國(guó)科學(xué)家?guī)靵鲈谇叭搜芯康幕A(chǔ)上通過扭秤實(shí)驗(yàn)得到了庫侖定律．故A正確． B、奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，法拉第總結(jié)出了電磁感應(yīng)定律．故B錯(cuò)誤． C、牛頓提出了萬有引力定律，卡文宙許通過實(shí)驗(yàn)測(cè)出了萬有引力常量G，故C錯(cuò)誤． D、開普勒通過研究發(fā)現(xiàn)了行星沿橢圓軌道運(yùn)行的規(guī)律，故D正確． 故選：AD 【分析】本題是物理學(xué)史問題，根據(jù)庫侖、法拉第、奧斯特、牛頓、卡文迪許、開普勒等人的物理學(xué)成就進(jìn)行解答． 12.【答案】A,C 【解析】【解答】解：A、公式F= 中G為引力常量，首先由卡文迪許通過扭秤實(shí)驗(yàn)測(cè)得的，故A正確； B、公式F= 中從數(shù)學(xué)角度講：當(dāng)R趨近于零時(shí)其值是趨于無窮大，然而萬有引力定律公式只適合于兩個(gè)可以看做質(zhì)點(diǎn)的物體，即，物體（原子）的自身半徑相對(duì)兩者的間距可以忽略時(shí)適用．而當(dāng)距離無窮小時(shí)，相臨的兩個(gè)原子的半徑遠(yuǎn)大于這個(gè)距離，它們不再適用萬有引力公式．故B錯(cuò)誤； C、m1、m2之間的萬有引力是屬于相互作用力，所以總是大小相等，與m1、m2的質(zhì)量是否相等無關(guān)．故C正確； D、m1、m2之間的萬有引力遵守牛頓第三定律，總是大小相等、方向相反，是一對(duì)相互作用力．不是一對(duì)平衡力．故D錯(cuò)誤； 故選：AC． 【分析】牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律，對(duì)人們了解天體運(yùn)動(dòng)有較深的認(rèn)識(shí)．G首先是卡文迪許測(cè)出的．萬有引力定律適用的條件是兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間引力的計(jì)算．物體間的引力關(guān)系也遵守牛頓第三定律． 13.【答案】B,D 【解析】【解答】萬有引力提供行星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力；A、由牛頓第二定律得：G =m r，解得：T=2π ，離太陽越遠(yuǎn)的行星軌道半徑r越大，周期T越大，故A錯(cuò)誤； B、由牛頓第二定律得：G =m ，解得：v= ，離太陽越遠(yuǎn)的行星軌道半徑r越大，線速度v越小，故B正確；C、由牛頓第二定律得：G =mω2r，解得：ω= ，離太陽越遠(yuǎn)的行星軌道半徑r越大，角速度越小，故C錯(cuò)誤；D、由牛頓第二定律得：G =ma，解得：a= ，離太陽越遠(yuǎn)的行星軌道半徑r越大，加速度a越小，故D正確； 故選：BD． 【分析】萬有引力提供向心力，由萬有引力公式與牛頓第二定律求出周期、線速度、角速度、加速度，然后分析答題． 14.【答案】A,B,D 【解析】【解答】解：A、亞里士多德根據(jù)觀察到的現(xiàn)象提出重的物體下落比輕的物體下落快；故A正確； B、伽利略時(shí)代，沒有先進(jìn)的測(cè)量手段和工具，為了“沖淡”重力作用，采用斜面實(shí)驗(yàn)，減小銅球運(yùn)動(dòng)的加速度，延緩運(yùn)動(dòng)時(shí)間．故B正確． C、伽利略首先采用了以實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)猜想和假說的方法來研究落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并不是實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證了自由落體運(yùn)動(dòng)的速度與下落時(shí)間成正比；故C錯(cuò)誤； D、伽利略在研究自由落體運(yùn)動(dòng)過程中，把科學(xué)實(shí)驗(yàn)和邏輯推理和諧地結(jié)合起來，故D正確； 故選：ABD 【分析】亞里士多德認(rèn)為重物比輕物下落快．伽利略首先采用了以實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)猜想和假說的方法來研究落體運(yùn)動(dòng)，伽利略科學(xué)方法的核心是實(shí)驗(yàn)和邏輯推理（包括數(shù)學(xué)推演）和諧地結(jié)合起來． 三、填空題 15.【答案】60；235.2；3.92；150 【解析】【解答】解：1、質(zhì)量是物質(zhì)的固有屬性，地球上質(zhì)量為60kg的人到火星上去，此人在火星表面的質(zhì)量仍是60kg．2、根據(jù)星球表面的萬有引力等于重力知道： 得：g= 火星的半徑是地球半徑 ，火星質(zhì)量是地球質(zhì)量 ， 所以火星上重力及速度g火與地球上重力加速度g地之比為： = 所以火星表面的重力加速度是 ．3、所以此人在火星上受到的重力G火=mg火=603.92N=235.2N．4、地球表面上可舉起60kg杠鈴的人，說明這個(gè)人能施加的最大力F=mg地 到火星上用同樣的力F=mg地=m′g火 所以 m′= m=150kg， 即到火星上用同樣的力可舉起的質(zhì)量是150Kg． 故答案為：60，235.2，3.92，150． 【分析】1、質(zhì)量是之物質(zhì)的多少，是物體的固有屬性，無論何時(shí)何地質(zhì)量都不變．2、根據(jù)星球表面的萬有引力等于重力列出等式表示出重力加速度．通過火星的質(zhì)量和半徑與地球的關(guān)系找出重力加速度的關(guān)系．3、根據(jù)星球表面的萬有引力等于重力列出等式表示出重力加速度．通過火星的質(zhì)量和半徑與地球的關(guān)系找出重力加速度的關(guān)系．再根據(jù)人的舉力不變，列式求解． 16.【答案】牛頓運(yùn)動(dòng)定律；低速 【解析】【解答】解：經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運(yùn)動(dòng)定律，萬有引力定律更是建立了人們對(duì)牛頓物理學(xué)的尊敬；相對(duì)論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，并沒有否定經(jīng)典力學(xué)，經(jīng)典力學(xué)適用的領(lǐng)域有宏觀領(lǐng)域和低速領(lǐng)域，不適用于高速、微觀領(lǐng)域和強(qiáng)引力領(lǐng)域， 故答案為：牛頓運(yùn)動(dòng)定律；低速． 【分析】經(jīng)典力學(xué)有一定的局限性，經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀、低速運(yùn)動(dòng)的物體，不適用于高速、微觀的物體． 17.【答案】31022 【解析】【解答】F引＝F向＝mRω2＝mR 又R＝ct（c為光速） 得F引＝ ＝ N＝31022 N 【分析】天體運(yùn)動(dòng)中，通常認(rèn)為天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力由萬有引力提供，此題考查利用向心力公式進(jìn)行計(jì)算。 四、解答題 18.【答案】解：地球繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力提供向心力，有 根據(jù)地球表面的萬有引力等于重力得： 地球表面質(zhì)量為m的物體有： 兩式聯(lián)立得 代入數(shù)據(jù)解得 答：太陽的質(zhì)量是 【解析】【分析】地球繞太陽公轉(zhuǎn)，知道了軌道半徑和公轉(zhuǎn)周期利用萬有引力提供向心力可列出等式．根據(jù)地球表面的萬有引力等于重力列出等式，聯(lián)立可求解 19.【答案】解：最短的衛(wèi)星在很靠近月球表面的軌道上運(yùn)行，軌道半徑可看成月球的半徑．設(shè)月球的半徑為R月、月球表面的重力加速度為g月 ， 衛(wèi)星的最短周期為T，則 ， 將 ， ，代入可得 代入數(shù)據(jù)解得衛(wèi)星的最短周期約為 s． 答：繞月球飛行衛(wèi)星的周期最短為 ． 【解析】【分析】當(dāng)衛(wèi)星貼近月球表面做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，周期最小，根據(jù)萬有引力提供向心力和萬有引力等于重力求出衛(wèi)星的最小周期． 五、綜合題 20.【答案】（1）設(shè)行星的質(zhì)量為m ， 太陽質(zhì)量為M ， 行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R，公轉(zhuǎn)周期為T，太陽對(duì)行星的引力為F ． 太陽對(duì)行星的引力提供行星運(yùn)動(dòng)的向心力F=m（ ）2R= mR 根據(jù)開普勒第三定律 =K 得T2= 故F= mK 根據(jù)牛頓第三定律，行星和太陽間的引力是相互的，太陽對(duì)行星的引力大小與行星的質(zhì)量成正比，反過來，行星對(duì)太陽的引力大小與也與太陽的質(zhì)量成正比．所以太陽對(duì)行星的引力 F∝ 寫成等式有 F=G （G為常量） （2）如果重力與星體間的引力是同種性質(zhì)的力，都與距離的二次方成反比關(guān)系，那么，由于月心到地心的距離是地球的半徑的N倍，月球繞地球做近似圓周運(yùn)動(dòng)，其向心加速度就應(yīng)該是地球表面重力加速度的 倍，在牛頓的時(shí)代，重力加速度已經(jīng)比較精確的測(cè)定，也能精確的測(cè)定月球與地球的距離，月球公轉(zhuǎn)的周期，從而能夠算出月球運(yùn)動(dòng)的向心加速度．根據(jù)計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證是否符合上述的“平方反比”關(guān)系 【解析】【解答】（1）設(shè)行星的質(zhì)量為m ， 太陽質(zhì)量為M ， 行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R，公轉(zhuǎn)周期為T，太陽對(duì)行星的引力為F ． 太陽對(duì)行星的引力提供行星運(yùn)動(dòng)的向心力F=m（）2R= mR 根據(jù)開普勒第三定律 =K 得T2= 故F=mK 根據(jù)牛頓第三定律，行星和太陽間的引力是相互的，太陽對(duì)行星的引力大小與行星的質(zhì)量成正比，反過來，行星對(duì)太陽的引力大小與也與太陽的質(zhì)量成正比．所以太陽對(duì)行星的引力 F∝ 寫成等式有 F=G（G為常量）．（2）如果重力與星體間的引力是同種性質(zhì)的力，都與距離的二次方成反比關(guān)系，那么，由于月心到地心的距離是地球的半徑的N倍，月球繞地球做近似圓周運(yùn)動(dòng)，其向心加速度就應(yīng)該是地球表面重力加速度的 倍，在牛頓的時(shí)代，重力加速度已經(jīng)比較精確的測(cè)定，也能精確的測(cè)定月球與地球的距離，月球公轉(zhuǎn)的周期，從而能夠算出月球運(yùn)動(dòng)的向心加速度．根據(jù)計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證是否符合上述的“平方反比”關(guān)系． 答：（1）推導(dǎo)如上所述；（2）簡(jiǎn)述如上說明． 【分析】行星繞太陽能做圓周運(yùn)動(dòng)，是由引力提供向心力來實(shí)現(xiàn)的．再由開普勒第三定律可推導(dǎo)出萬有引力定律．由圓周運(yùn)動(dòng)可算出向心加速度大小，再將月球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度與地球表面重力加速度進(jìn)行比較，從而證明：重力和星體間的引力是同一性質(zhì)的力． 21.【答案】（1）解：飛船繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力提供向心力，有 解得 月球的密度 = （2）解：根據(jù)月球表面物體重力等于萬有引力 解得： = 【解析】【分析】（1）先根據(jù)萬有引力提供向心力求出月球的質(zhì)量，再根據(jù)密度公式求月球的密度（2）根據(jù)重力等于萬有引力求出月球表面的重力加速度