《山東省2020版高考物理一輪復習 第四章 曲線運動萬有引力與航天 第4節(jié) 萬有引力定律及其應用課件 新人教版.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《山東省2020版高考物理一輪復習 第四章 曲線運動萬有引力與航天 第4節(jié) 萬有引力定律及其應用課件 新人教版.ppt（40頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第4節(jié)萬有引力定律及其應用,知識梳理,考點自診,一、開普勒行星運動定律,,,,,,知識梳理,考點自診,二、萬有引力定律,2.適用條件:只適用于 質(zhì)點間的相互作用。 3.理解 (1)兩 質(zhì)量分布均勻的球體間的相互作用,也可用本定律來計算,其中r為兩球心間的距離。 (2)一個質(zhì)量分布均勻的球體和球外一個質(zhì)點間的萬有引力的計算也適用,其中r為質(zhì)點到球心間的距離。,,,知識梳理,考點自診,三、宇宙速度,,,,,,,知識梳理,考點自診,四、地球衛(wèi)星 1.衛(wèi)星的軌道 (1)赤道軌道:衛(wèi)星的軌道在赤道平面內(nèi),同步衛(wèi)星就是其中的一種。 (2)極地軌道:衛(wèi)星的軌道過南北兩極,即在垂直于赤道的平面內(nèi),如極地氣象衛(wèi)

2、星。 (3)其他軌道:除以上兩種軌道外的衛(wèi)星軌道。 所有衛(wèi)星的軌道平面一定通過地球的球心。,知識梳理,考點自診,2.地球同步衛(wèi)星 相對于地面靜止且與地球自轉(zhuǎn)具有相同周期的衛(wèi)星叫地球同步衛(wèi)星。同步衛(wèi)星有以下特點 (1)軌道平面一定:軌道平面與 赤道平面共面。 (2)周期一定:與地球自轉(zhuǎn)周期 相同,即T= 24 h。 (3)角速度一定:與地球自轉(zhuǎn)的角速度 相同。,衛(wèi)星離地面高度h=r-R6R(為恒量35 786 km)。 (5)繞行方向一定:與地球自轉(zhuǎn)的方向一致。,,,,,知識梳理,考點自診,3.極地衛(wèi)星和近地衛(wèi)星 (1)極地衛(wèi)星運行時每圈都經(jīng)過 南北兩極,由于地球自轉(zhuǎn),極地衛(wèi)星可以實現(xiàn)全球覆蓋。

3、 (2)近地衛(wèi)星是在地球表面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運動的衛(wèi)星,其運行的軌道半徑可近似認為等于 地球的半徑,其運行線速度約為 7.9 km/s。,,,,知識梳理,考點自診,1.判斷下列說法的正誤。 (1)所有行星繞太陽運行的軌道都是橢圓。() (2)行星在橢圓軌道上運行速率是變化的,離太陽越遠,運行速率越大。() (3)只有天體之間才存在萬有引力。() (4)只要知道兩個物體的質(zhì)量和兩個物體之間的距離,就可以由 計算物體間的萬有引力。() (5)地面上的物體所受地球的引力方向一定指向地心。() (6)兩物體間的距離趨近于零時,萬有引力趨近于無窮大。(),答案,知識梳理,考點自診,2. (

4、2016全國卷)關于行星運動的規(guī)律,下列說法符合史實的是() A.開普勒在牛頓定律的基礎上,導出了行星運動的規(guī)律 B.開普勒在天文觀測數(shù)據(jù)的基礎上,總結(jié)出了行星運動的規(guī)律 C.開普勒總結(jié)出了行星運動的規(guī)律,找出了行星按照這些規(guī)律運動的原因 D.開普勒總結(jié)出了行星運動的規(guī)律,發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律,答案,解析,知識梳理,考點自診,3.(多選)天文學家發(fā)現(xiàn)某恒星有一顆行星在圓形軌道上繞其做勻速圓周運動,并測出了行星的軌道半徑和運行周期。由此可推算出() A.恒星的質(zhì)量 B.恒星的平均密度 C.行星的質(zhì)量 D.行星運行的速度大小,答案,解析,知識梳理,考點自診,4.(2019安徽滁州聯(lián)合質(zhì)檢)2016年

5、10月17日“神舟十一號”順利升空并在之后與“天宮二號”實行交會對接?！疤鞂m二號”是在“天宮一號”基礎上研制的航天器,兩者外形完全相同,但卻承擔著不同的任務?！疤鞂m一號”主要是和載人飛船配合完成空間交會對接實驗任務,而“天宮二號”則是我國第一個具備太空補加功能的載人航天實驗室,要第一次實現(xiàn)航天員中期駐留、第一次試驗推進劑太空補加技術等重要的科學實驗,“天宮二號”被稱為是我國首個真正意義上的空間實驗室?！疤鞂m二號”的軌道高度為393 km,比“天宮一號”高了50 km,關于“天宮二號”與“天宮一號”的比較,以下說法正確的是(),知識梳理,考點自診,A.“天宮二號”運行的線速度比“天宮一號”大 B

6、.“天宮二號”運行的加速度比“天宮一號”大 C.“天宮二號”運行的角速度比“天宮一號”大 D.“天宮二號”運行的周期比“天宮一號”大,答案,解析,知識梳理,考點自診,5.(2018四川樂山三調(diào))雙星系統(tǒng)是由兩顆恒星組成的,在兩者間的萬有引力相互作用下繞其連線上的某一點做勻速圓周運動,研究發(fā)現(xiàn),雙星系統(tǒng)在演化過程中,兩星的某些參量會發(fā)生變化。若某雙星系統(tǒng)中兩星運動周期為T,經(jīng)過一段時間后,兩星的總質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼膍倍,兩星的距離變?yōu)樵瓉淼膎倍,則此時圓周運動的周期為(),答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,萬有引力定律的理解和應用 1.地球表面的重力與萬有引力 地面上的物體所受地球

7、的吸引力產(chǎn)生兩個效果,其中一個分力提供了物體繞地軸做圓周運動的向心力,另一個分力等于重力。(1)在兩極,向心力等于零,重力等于萬有引力;(2)除兩極外,物體的重力都比萬有引力小;(3)在赤道處,物體的萬有引力分解為兩個分力F向和mg剛好在一條直線上,則有F=F向+mg,所以mg=F-F向=,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,2.地球表面附近(脫離地面)的重力與萬有引力 物體在地球表面附近(脫離地面)繞地球轉(zhuǎn)時,物體所受的重力等于地球表面處的萬有引力,即mg= ,R為地球半徑,g為地球表面附近的重力加速度,上式變形得GM=gR2。 3.距地面一定高度處的重力與萬有引力 物體在距地面一定

8、高度h處繞地球轉(zhuǎn)時,mg= ,R為地球半徑,g為該高度處的重力加速度。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,4.萬有引力的“兩個推論” 推論1:在勻質(zhì)球殼的空腔內(nèi)任意位置處,質(zhì)點受到球殼的萬有引力的合力為零,即F引=0。 推論2:在勻質(zhì)球體內(nèi)部距離球心r處的質(zhì)點(m)受到的萬有引力等于球體內(nèi)半徑為r的同心球體(M)對其的萬有引力,即,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,典例1(2019遼寧沈陽東北育才中學一模)假設地球是一半徑為R,質(zhì)量分布均勻的球體。一礦井深度為d,已知質(zhì)量分布均勻的球殼對殼內(nèi)物體的引力為零。礦井底部和地面處的重力加速度大小之比為(),答案,解析,命題點一,命題

9、點二,命題點三,命題點四,思維點撥由于“質(zhì)量分布均勻的球殼對殼內(nèi)物體的引力為零”,可將物體看成是在半徑為R-d的天體的表面上,求出該中心天體的質(zhì)量,利用重力近似等于萬有引力求解。 本題考查學生是否對重力、萬有引力有清晰的物理觀念,能否將實際問題進行合理的抽象、簡化,構(gòu)建物理模型,運用重力和萬有引力的關系解決實際問題。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,即學即練 1.(2019重慶中山外國語開學考)在平均密度為、半徑為R的星球表面上,以初速度v0豎直向上拋出一個物體,該物體上升的最大高度是(已知引力常量為G)(),答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,天體質(zhì)量和密度的估算 1

10、.天體質(zhì)量和密度常用的估算方法,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,典例2(2018全國卷,16)2018年2月,我國500 m口徑射電望遠鏡(天眼)發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星“J0318+0253”,其自轉(zhuǎn)周期T=5.19 ms,假設星體為質(zhì)量均勻分布的球體,已知萬有引力常量為6.6710-11Nm2/kg2。以周期T穩(wěn)定自轉(zhuǎn)的星體的密度最小值約為() A.5109kg/m3B.51012 kg/m3 C.51015 kg/m3D.51018 kg/m3,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,思維點撥先找出符合條件的中心天體的最大體積,然后求出中

11、心天體的質(zhì)量,進一步求出中心天體的最小密度。 本題考查學生對中心天體質(zhì)量、密度求解方法的應用,其中星體“赤道”表面上質(zhì)量為m的物體,當其剛好不脫離星體時,星體的體積最大,密度最小,這個條件找尋較難。需要明確其中的關系,提升核心素養(yǎng)中科學思維的能力。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,即學即練 2.(2019四川樂山一調(diào))一衛(wèi)星繞某行星表面附近做勻速圓周運動,其線速度大小為v。假設宇航員在該行星表面上用彈簧測力計測量一質(zhì)量為m的物體的重力,物體靜止時,彈簧測力計的示數(shù)為F。已知引力常量為G,則這顆行星的質(zhì)量為(),答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,3.(2017北京卷)利

12、用引力常量G和下列某一組數(shù)據(jù),不能計算出地球質(zhì)量的是() A.地球的半徑及重力加速度(不考慮地球自轉(zhuǎn)) B.人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做圓周運動的速度及周期 C.月球繞地球做圓周運動的周期及月球與地球間的距離 D.地球繞太陽做圓周運動的周期及地球與太陽間的距離,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,衛(wèi)星參量的比較與計算 1.物理量隨軌道半徑變化的規(guī)律,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,2.衛(wèi)星的軌道 (1)赤道軌道:衛(wèi)星的軌道在赤道平面內(nèi),同步衛(wèi)星就是其中的一種。 (2)極地軌道:衛(wèi)星的軌道過南北兩極,即在垂直于赤道的平面內(nèi),如極地氣象衛(wèi)星。 (3)其他軌道:除以上兩種軌道外

13、的衛(wèi)星軌道,且軌道平面一定通過地球的球心。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,3.同步衛(wèi)星的六個“一定”,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,典例3(2018全國卷,15)為了探測引力波,“天琴計劃”預計發(fā)射地球衛(wèi)星P,其軌道半徑約為地球半徑的16倍;另一地球衛(wèi)星Q的軌道半徑約為地球半徑的4倍。P與Q的周期之比約為() A.21B.41C.81D.161,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,思維點撥根據(jù)萬有引力提供向心力得到周期的表達式,然后根據(jù)周期與半徑的關系即可求解。 本題考查衛(wèi)星參量中周期與半徑的關系,熟練掌握公式及各量間的關系,不斷提升核心素養(yǎng)中科學思維能力。

14、,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,即學即練 4.(2019四川棠湖中學開學考)“墨子號”衛(wèi)星的工作高度約為500 km,在軌道上繞地球做勻速圓周運動,經(jīng)過時間t(t小于其運動周期),運動的弧長為s,與地球中心連線掃過的角度為(弧度),引力常量為G。則下列關于“墨子號”的說法正確的是() A.線速度大于第一宇宙速度 D.向心加速度小于地球同步衛(wèi)星的向心加速度,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,5.(多選)(2019安徽亳州高三上期末)“嫦娥之父”歐陽自遠預計我國將在2020年實現(xiàn)火星著陸巡航。在2030年實現(xiàn)火星的采樣返回。已知地球的質(zhì)量約為火星質(zhì)量的N倍,地球半徑約為

15、火星半徑的K倍,則下列說法正確的是(),答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,多星系統(tǒng)模型 1.雙星 (1)各自所需的向心力由彼此間的萬有引力相互提供,,(2)兩顆星的周期及角速度都相同,即T1=T2,1=2。 (3)兩顆星的半徑與它們之間的距離關系:r1+r2=l。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,2.多星 (1)三星模型: 三顆星位于同一直線上,兩顆質(zhì)量均為m的環(huán)繞星圍繞中央星在同一半徑為R的圓形軌道上運行(如圖甲所示)。 三顆質(zhì)量均為m的星體位于等邊三角形的三個頂點上(如圖乙所示)。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,(2)四星模型: 四顆質(zhì)量相等的星體位于正

16、方形的四個頂點上,沿著外接于正方形的圓形軌道做勻速圓周運動(如圖丙所示)。 三顆質(zhì)量相等星體始終位于正三角形的三個頂點上,另一顆位于中點O,外圍三顆星繞O做勻速圓周運動(如圖丁所示)。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,典例4(多選)(2019安徽滁州聯(lián)合質(zhì)檢)宇宙中,兩顆靠得比較近的恒星,只受到彼此之間的萬有引力作用相互繞轉(zhuǎn),稱之為雙星系統(tǒng)。在浩瀚的銀河系中,多數(shù)恒星都是雙星系統(tǒng)。設某雙星系統(tǒng)A、B繞其連線上的O點做勻速圓周運動,如圖所示。若AOOB,則() A.星球A的質(zhì)量一定小于星球B的質(zhì)量 B.星球A的線速度一定小于星球B的線速度 C.雙星間距離一定,雙星的質(zhì)量越大,其轉(zhuǎn)動周期越

17、大 D.雙星的質(zhì)量一定,雙星間距離越大,其轉(zhuǎn)動周期越大,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,思維點撥明確雙星做圓周運動的向心力由它們之間的萬有引力提供,雙星的半徑之和等于雙星之間的距離,雙星的角速度、周期相等,利用這些關系列方程求解。 本題考查學生對雙星問題的理解,無論是雙星還是多星,都要結(jié)合實際,抽象概括,構(gòu)建物理模型,然后進行分析綜合、推理論證。是對核心素養(yǎng)中科學思維能力的綜合考查。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,即學即練 6.(多選)(2019重慶巴蜀中學月考)有一個質(zhì)量較小的黑洞與另一個質(zhì)量較大的天體構(gòu)成雙星,相互纏繞,其間距始終不變,且質(zhì)量較小的黑洞不斷從質(zhì)

18、量較大的天體中吸取質(zhì)量,在這一過程中,下列判斷正確的是() A.它們繞轉(zhuǎn)的周期變小B.它們之間的引力變小 C.它們之間的引力變大D.它們繞轉(zhuǎn)的周期不變,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,7.由多顆星體構(gòu)成的系統(tǒng),叫做多星系統(tǒng)。有這樣一 種簡單的四星系統(tǒng):質(zhì)量剛好都相同的四個星體A、 B、C、D,A、B、C分別位于等邊三角形的三個頂點 上,D位于等邊三角形的中心。在四者相互之間的萬 有引力作用下,D靜止不動,A、B、C繞共同的圓心D在等邊三角形所在的平面內(nèi)做相同周期的圓周運動。若四個星體的質(zhì)量均為m,三角形的邊長為a,萬有引力常量為G,則下列說法正確的是(),答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,8.(2019吉林長春高三質(zhì)檢)環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星是用于環(huán)境和災害監(jiān)測的對地觀測衛(wèi)星,利用三顆軌道相同的監(jiān)測衛(wèi)星可組成一個監(jiān)測系統(tǒng),它們的軌道與地球赤道在同一平面內(nèi),當衛(wèi)星高度合適時,該系統(tǒng)的監(jiān)測范圍恰好覆蓋地球的全部赤道表面且無重疊區(qū)域。已知地球半徑為R,地球表面重力加速度為g,下列說法正確的是() A.衛(wèi)星的運行速度大于7.9 km/s D.這三顆衛(wèi)星的質(zhì)量必須相等,答案,解析,