《2020年高考物理一轮复习课件：专题四 第4讲 万有引力定律及其应用 .ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020年高考物理一轮复习课件：专题四 第4讲 万有引力定律及其应用 .ppt（49页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第4讲 万有引力定律及其应用,考点 1,开普勒三定律,1.开普勒第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是 _，太阳处在所有椭圆的一个_上. 2.开普勒第二定律：行星与太阳的连线在相同的时间内 _相等. 3.开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方与 _的比值都相等.,椭圆,焦点,扫过的面积,公转周期的二次方,考点 2,万有引力定律,1.内容：自然界中任何两个物体都是互相吸引的，引力的 大小跟这两个物体的_成正比，跟它们的,_成反比.,2.公式：F,叫引力常量，由英国物理学家_利用扭秤装置第一,次测得.,3.适用条件：公式适用于_间的相互作用.均匀的球体 也可视为质量集中于球心的质点，r
2、 是两球心间的距离.,质量的乘积,距离的二次方,，其中 G_，,6.671011 Nm2/kg2,卡文迪许,质点,_,考点 3,天体运动的处理,匀速圆周运动,1.基本方法：把天体(或人造卫星)的运动看成_，,其所需向心力由_提供.,万有引力,2.“万能”连等式：,_.,mg,ma,mr2,考点 4,三种宇宙速度,三种宇宙速度,7.9,小,大,11.2,地球,16.7,太阳,考点 5,同步卫星,1.概念：相对地面_的卫星称为同步卫星. 2.基本特征：周期为地球自转周期 T_；轨道 在赤道平面内；运动的角速度与地球的自转角速度_； 高度 h 一定；轨道和地球赤道为共面同心圆；卫星运行,速度一定.,
3、静止,24 h,相同,【基础自测】 1.(2016 年新课标卷)关于行星运动的规律，下列说法符,合史实的是(,),A.开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律 B.开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的 规律 C.开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些 规律运动的原因 D.开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律 答案：B,2.(2015 年福建卷)如图4-4-1 所示，若两颗人造卫星 a 和 b 均绕地球做匀速圆周运动，a、b 到地心 O 的距离分别为 r1、r2，,线速度大小分别为 v1、v2，则(,),图 4-4-1,答案：A,3.地球表面的平均重力加速
4、度为 g，地球半径为 R，引力常,量为 G，可估计地球的平均密度为(,),答案：A,4.关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是(,),A.第一宇宙速度又叫环绕速度 B.第一宇宙速度又叫脱离速度 C.第一宇宙速度跟地球的质量无关 D.第一宇宙速度跟地球的半径无关 解析：第一宇宙速度又叫环绕速度，A 正确，B 错误；根,R 为地球半径，C、D 错误. 答案：A,热点 1 考向 1,万有引力与重力的关系 研究星球自转时，星球表面万有引力与重力的关系,热点归纳 地球对物体的万有引力 F 表现为两个效果：一是重力 mg， 二是提供物体随地球自转的向心力 F向，如图 4-4-2 所示. 图 4-4-2,
5、【典题 1】(2018 届辽宁抚顺模拟)2017年诺贝尔物理学奖 授予了三位美国科学家，以表彰他们为“激光干涉引力波天文 台” (LIGO)项目和发现引力波所做的贡献.引力波的形成与中 子星有关.通常情况下中子星的自转速度是非常快的，因此任何 的微小凸起都将造成时空的扭曲并产生连续的引力波信号，这 种引力辐射过程会带走一部分能量并使中子星的自转速度逐渐 下降.现有中子星(可视为均匀球体)，它的自转周期为 T0 时恰能 维持星体的稳定(不因自转而瓦解)，则当中子星的自转周期增 为 T2T0 时，某物体在该中子星“两极”所受重力与在“赤,道”所受重力的比值为(,),答案：D,考向 2,不研究星球自
6、转时，星球表面万有引力与重力的,关系 热点归纳,【典题 2】(2018 年北京卷)若想检验“使月球绕地球运动 的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，在已知月地距,离约为地球半径 60 倍的情况下，需要验证(,),A.地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的,1 602,B.月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的 C.自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的,1 602 1 6,D.苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的,1 60,由于月球本身的半径大小未知，故无法求出苹果在月球表面受 到的引力与地球表面引力之间的关系，D 错误. 答案：B,考向 3,在太空中的物体受到的万有引力和重力的关
7、系,在太空中的物体受到的万有引力和重力是一个力，只是离 地心的距离比地球表面大，万有引力小，因此重力小，地球上,【典题 3】宇航员王亚平在“天宫 1 号”飞船内进行了我 国首次太空授课，演示了一些完全失重状态下的物理现象.若飞 船质量为 m，距地面高度为 h，地球质量为 M，半径为 R，引,力常量为 G，则飞船所在处的重力加速度大小为(,),答案：B,考向 4,天体表面某深度处的重力加速度,推论 1：在匀质球壳的空腔内任意位置处，质点受到球 壳的万有引力的合力为零，即F引0. 推论 2：在匀质球体内部距离球心 r 处的质点(m)受到的 万有引力等于球体内半径为 r 的同心球体(M)对其的万有引
8、,【典题 4】假设地球是一半径为 R、质量分布均匀的球体. 一矿井深度为 d.已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为,零.矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为(,),图 4-4-3,答案：A,热点 2 天体质量和密度的计算 热点归纳,天体质量和密度常用的估算方法,(续表),【典题 5】(2018 年浙江新高考选考科目试题)土星最大的 卫星叫“泰坦”(如图 4-4-4)，每 16 天绕土星一周，其公转轨道 半径约为1.2106 km，已知引力常量G6.671011 Nm2/kg2，,则土星的质量约为(,),图 4-4-4,A.51017 kg C.51033 kg,B.51026 kg D.
9、51036 kg,答案：B,方法技巧：估算天体质量和密度的“四点”注意,(1)利用万有引力提供天体圆周运动的向心力估算天体质 量时，估算的只是中心天体的质量，而非环绕天体的质量. (2)区别天体半径 R 和卫星轨道半径 r，只有在天体表面附,是中心天体的半径.,(3)天体质量估算中常有隐含条件，如地球的自转周期为,24 h，公转周期为 365 天等.,(4)注意黄金代换式 GMgR2 的应用.,【迁移拓展】(多选，2018 年天津卷)2018 年 2 月 2 日，我 国成功将电磁监测试验卫星“张衡一号”发射升空，标志我国 成为世界上少数拥有在轨运行高精度地球物理场探测卫星的国 家之一.通过观测
10、可以得到卫星绕地球运动的周 期，并已知地球的半径和地球表面的重力加速度. 若将卫星绕地球的运动看作是匀速圆周运动，且 不考虑地球自转的影响，根据以上数据可以计算,出卫星的(,),图 4-4-5,A.密度,B.向心力的大小,C.离地高度,D.线速度的大小,解析：设人造地球卫星的周期为 T，地球质量和半径分别 为 M、R，卫星的轨道半径为 r，则在地球表面,对卫星根据万有引力提供向心力，有,联立式可求轨道半径 r，而 rRh，故可求得卫星离 地高度.,答案：CD,热点 3,宇宙速度的理解与计算,答案：B,热点 4 卫星运行参量的四个分析 热点归纳,1.卫星的各物理量随轨道半径变化的规律,2.卫星的
11、轨道,(1)赤道轨道：卫星的轨道在赤道平面内，同步卫星就是其,中的一种.,(2)极地轨道：卫星的轨道过南北两极，即在垂直于赤道的,平面内，如极地气象卫星.,(3)其他轨道：除以上两种轨道外的卫星轨道，且轨道平面,一定通过地球的球心.,【典题 7】(2018 年江苏卷)我国高分系列卫星的高分辨对 地观察能力不断提高.今年 5 月 9 日发射的“高分五号”轨道高 度约为 705 km，之前已运行的“高分四号”轨道高度约为 36 000 km，它们都绕地球做圆周运动.与“高分四号”相比，下,列物理量中“高分五号”较小的是( A.周期 C.线速度,) B.角速度 D.向心加速度,答案：A,“双星”和“
12、三星”模型分析,1.“双星”模型：,(1)定义：绕公共圆心转动的两个星体组成的系统，我们称,之为双星系统，如图 4-4-6 所示.,图 4-4-6,(2)特点： 各自所需的向心力由彼此间的万有引力相互提供，即,2.多星模型 (1)定义：所研究星体的万有引力的合力提供做圆周运动的 向心力，除中央星体外，各星体的角速度或周期相同. (2)三星模型： 三颗星位于同一直线上，两颗环绕星围绕中央星在同一 半径为 R 的圆形轨道上运行(如图 4-4-7 甲所示).,甲,乙,丙,丁,图 4-4-7,三颗质量均为 m 的星体位于等边三角形的三个顶点上,(如图乙所示). (3)四星模型：,其中一种是四颗质量相等
13、的恒星位于正方形的四个顶点 上，沿着外接于正方形的圆形轨道做匀速圆周运动(如图丙 所示).,另一种是三颗恒星始终位于正三角形的三个顶点上，另 一颗位于中心 O，外围三颗星绕 O 做匀速圆周运动(如图丁 所示).,【典题 8】(多选，2018 年新课标卷)2017 年，人类第一 次直接探测到来自双中子星合并的引力波.根据科学家们复原 的过程，在两颗中子星合并前约 100 s 时，它们相距约 400 km， 绕二者连线上的某点每秒转动 12 圈，将两颗中子星都看作是质 量均匀分布的球体，由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力,学知识，可以估算出这一时刻两颗中子星(,),A.质量之积 C.速率之和,B
14、.质量之和 D.各自的自转角速度,答案：BC,易错提醒：对于双星系统在列式时一定要注意万有引力定,中的 r 是两卫星运行的半径，两者是不同的，而在一个卫星绕 中心天体运行时，两边的 r 是相同的.,【触类旁通】(多选，2017 年湖北武汉调研)太空中存在一 些离其他恒星很远的、由三颗星体组成的三星系统，可忽略其 他星体对它们的引力作用.已观测到稳定的三星系统存在两种 基本的构成形式：一种是直线三星系统三颗星体始终在一 条直线上；另一种是三角形三星系统三颗星体位于等边三 角形的三个顶点上.已知某直线三星系统 A 中每颗星体的质量均 为 m，相邻两颗星体中心间的距离都为 R；某三角形三星系统 B 中每颗星体的质量恰好也均为 m，且三星系统 A 外侧的两颗星 体与三星系统 B 中每颗星体做匀速圆周运动的周期相等.引力常,量为 G，则(,),答案：BCD,