(人教版)2025年高一物理寒假衔接讲练 ②寒假预习-第10讲 万有引力理论的成就（教师版）.docVIP

第10讲万有引力理论的成就

模块一思维导图串知识

模块二基础知识全梳理（吃透教材）

模块三核心考点精准练（5大考点）

模块四小试牛刀过关测

1．了解万有引力定律在天文学上的重要应用.

2．掌握计算地球、太阳等天体质量和密度的方法.

3．掌握解决天体运动问题的基本思路、方法.

知识点1“称量”地球的质量

1．合理假设：不考虑地球自转的影响．

2．依据：地面上质量为m的物体所受的重力等于地球对它的万有引力，即mg=G

3．结论:m地

知识点2计算天体的质量

1．质量为m的行星绕太阳(质量为m太)做匀速圆周运动时,太阳对行星的万有引力提供向心力,

有,解得。只要知道行星绕太阳运动的周期T和轨道半径r,就可以计

算出太阳的质量。

2．推广:若知道卫星绕行星运动的周期T和轨道半径r,就可计算出行星的质量。

知识点3发现未知天体及预言哈雷彗星回归

1．海王星的发现:英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维耶根据天王星的观测资料,各自独立地利用万有引力定律计算出天王星外“新”星的轨道。1846年9月23日晚,德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星——海王星,人们称其为“笔尖下发现的行星”。

2．其他天体的发现:近100年来,人们在海王星的轨道之外又发现了冥王星、阋神星等几个较大的天体。

3．预言哈雷彗星回归:英国天文学家哈雷依据万有引力定律,计算了1531年、1607年、1682年出现的三颗彗星的轨道,并大胆预言这三次出现的彗星是同一颗星,周期约为76年。

考点一预言彗星的回归，发现未知天体

1．（2024高二上·黑龙江·学业考试）万有引力理论对于实践有着巨大的指导作用。科学家们利用“计算、预测和观察”的方法寻找新的天体。下面被称为“笔尖下发现的行星”的是（????）

A．太阳 B．地球 C．海王星 D．月球

【答案】C

【详解】被称为“笔尖下发现的行星”的是海王星。

故选C。

2．（24-25高三上·重庆沙坪坝·开学考试）下列说法符合史实的是（）

A．开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律

B．牛顿测出了万有引力常量，被称为“称量地球质量”的人

C．哈雷根据万有引力定律预言了哈雷彗星的回归时间

D．天王星是运用万有引力定律在“笔尖下发现的行星”

【答案】C

【详解】A．开普勒总结出了行星运动的规律，牛顿发现了万有引力定律，选项A错误；

B．卡文迪许测出了万有引力常量，被称为“称量地球质量”的人，选项B错误；

C．哈雷根据万有引力定律预言了哈雷彗星的回归时间，选项C正确；

D．1781年发现的天王星的轨迹有些“古怪”，海王星是运用万有引力定律在“笔尖下发现的行星”，选项D错误。

故选C。

3．（23-24高一下·重庆·期末）下列说法正确的是（）

A．哥白尼提出的日心说指出地球是围绕太阳转动的

B．卡文迪许应用万有引力定律，计算并观测到海王星

C．英国物理学家牛顿通过扭秤实验装置测量出了引力常量的大小

D．开普勒在伽利略观察的星体轨迹数据基础上提出了开普勒三大定律

【答案】A

【详解】A．哥白尼提出“日心说”指出地球是围绕太阳转动的，故A正确；

B．1846年，英国剑桥大学学生亚当斯和法国天文学家勒维耶应用万有引力定律，计算并观测到海王星，故B错误；

C．英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验测出了引力常量的大小，故C错误；

D．开普勒在第谷工作的基础上，提出了开普勒三大定律，故D错误。

故选A。

考点二根据已知量计算出天体的质量

4．（24-25高三上·四川成都·期中）2008年12月，天文学家通过观测的数据确认了银河系中央人马座A*的质量与太阳质量的倍数关系。研究发现，有一星体绕人马座A*做椭圆运动，其轨道半长轴为个天文单位（地球公转轨道的半径为一个天文单位），人马座A*就处在该椭圆的一个焦点上，观测得到星的运行周期为15.2年。假若将星的运行轨道视为半径个天文单位的圆轨道，可估算出人马座A*的质量约是太阳质量的（）

A．倍 B．倍 C．倍 D．倍

【答案】B

【详解】星绕人马座A*做圆周运动的向心力由人马座A*对星的万有引力提供，设星的质量为，角速度为，周期为T，则

其中

设地球质量为，公转轨道半径为，周期为，研究地球绕太阳做圆周运动，根据万有引力提供向心力，则

综合上述三式得

式中年，天文单位，代入数据可得

故选B。

5．（22-23高三上·重庆九龙坡·期中）2021年10月8日国际小行星中心（MPC）确认了中国紫金山天文台发现的一颗彗星，命名为C/2021S4。这颗彗星与太阳的最近距离约为7AU，绕太阳转一圈约需要1000年，假设地球绕太阳做圆周运动，地球与太阳的距离为1AU，已知引力常量G。下列说法正确的是（???）

A．由以上数据可估算太阳的质量

B．由以上