适用于新高考新教材备战2025届高考物理一轮总复习第5章万有引力与航天第1讲万有引力定律及其应用课件

第1讲万有引力定律及其应用课程标准1.通过史实,了解万有引力定律的发现过程。知道万有引力定律。认识发现万有引力定律的重要意义。认识科学定律对人类探索未知世界的作用。2.会计算人造地球卫星的环绕速度。知道第二宇宙速度和第三宇宙速度核心素养试题情境生活实践类地球不同纬度重力加速度的比较,以卫星、探月工程等为背景的动力学问题学习探索类开普勒行星运动定律的应用,天体质量和密度的计算,卫星运动参量的分析与计算,卫星的变轨和对接问题,双星和多星模型第1讲万有引力定律及其应用强基础•固本增分1.开普勒第一定律:所有行星绕太阳运动的轨道都是

,太阳处在椭圆的一个焦点上。

通常按圆轨道处理2.开普勒第二定律:对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的

。

3.开普勒第三定律:所有行星的轨道的半长轴的

跟它的公转周期的

的比值都相等。

椭圆面积三次方二次方√×研考点•精准突破1.行星绕太阳运动的轨道通常按圆轨道处理。

2.由开普勒第二定律可得,即行星在两个位置的速度大小之比与到太阳的距离成反比,近日点速度最大,远日点速度最小。3.开普勒第三定律

中,k值只与中心天体的质量有关,不同的中心天体k值不同,且该定律只能用在同一中心天体的两星体之间。典题1

某卫星绕地球运动的椭圆轨道如图所示,F1和F2为椭圆的焦点。卫星由A经B到C的过程中,卫星的速度逐渐增大,且路程AB与路程BC相等。已知卫星由A运动到B、由B运动到C的过程中,卫星与地心的连线扫过的面积分别为S1和S2。下列说法正确的是(

)A.地球位于焦点F1处B.S1一定大于S2C.卫星由A运动到C,加速度减小D.卫星由A运动到C,引力势能增加B解析

卫星由A到C,速度增大,表明卫星向近地点运动,地球应位于焦点F2处,A项错误;卫星绕地球运动的过程中,相同时间内扫过的面积相同,但经过BC段所用时间短,因而S2要小于S1,B项正确;由A到C,卫星离地球越来越近,引力越来越大,加速度越来越大,C项错误;卫星由A运动到C,速度增大,引力做了正功,引力势能减少,D项错误。典题2(2024广东东莞期末)地球同步卫星P与中国空间站Q均绕地球做匀速圆周运动,设它们与地球中心的连线在单位时间内扫过的面积分别为SP、SQ,已知中国空间站Q的运行周期约为90min,则SP∶SQ约为(

)A考点二万有引力定律强基础•固本增分2.适用条件:只适用于

间的相互作用。

3.理解(1)两

分布均匀的球体间的相互作用,也可用本定律来计算,其中r为两球心间的距离。

(2)一个质量分布均匀的球体和球外一个质点间的万有引力的计算也适用,其中r为质点到球心的距离。质点质量×××提示

实验转换法和实验放大法。

研考点•精准突破1.万有引力与重力的关系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',如图所示。2.星体表面上的重力加速度

3.万有引力的“两个推论”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(质量为m)受到的万有引力等于球体内半径为r的同心球体(质量为m')对其的万有引力,即考向一万有引力定律的理解与计算典题3

从“玉兔”登月到“祝融”探火,我国星际探测事业实现了由地月系到行星际的跨越。已知火星质量约为月球的9倍,半径约为月球的2倍,“祝融”火星车的质量约为“玉兔”月球车的2倍。在着陆前,“祝融”和“玉兔”都会经历一个由着陆平台支撑的悬停过程。悬停时,“祝融”与“玉兔”所受着陆平台的作用力大小之比为(

)

A.9∶1 B.9∶2C.36∶1 D.72∶1B考向二

挖补法求解万有引力典题4

有一质量为m0、半径为R的密度均匀球体,在距离球心O为3R的地方有一质量为m的质点。从m0中挖去一半径为

的球体,如图所示,已知引力常量为G,则剩余部分对质点的万有引力大小为(

)C考向三

重力与万有引力的关系典题5(多选)由于地球自转的影响,地球表面的重力加速度会随纬度的变化而有所不同。已知地球表面两极处的重力加速度大小为g0,在赤道处的重力加速度大小为g,地球自转的周期为T,引力常量为G。假设地球可视为质量均匀分布的球体。下列说法正确的是(

)A.质量为m的物体在地球北极受到的重力大小为mgB.质量为m的物体在地球赤道上受到的万有引力大小为mgCD解析

质量为m的物体在地球北极受到的地球引力等于其重力,大小为mg0,A错误;质量为m的物体在地球赤道上受到的万有引力大小等于其在地球两极受到的万有引力,大小为mg0,B错误;设地球半径为R,在地球赤道上随地球自转物体的质量为m,由牛顿第二定律可得考向四

地球表面下重力加速度的计算典题6(2023湖北武汉模拟)中国科学院沈阳自动化研究所主持研制的“海斗一号”在无缆自主模式下刷新了中国下潜深度纪录,最大下潜深度超过了10000m,首次实现了无缆无人潜水器万米坐底并连续拍摄高清视频影像。若把地球看成质量分布均匀的球体,且球壳对球内任一质点的万有引力为零,忽略地球的自转,则下列关于“海斗一号”下潜所在处的重力加速度大小g和下潜深度h的关系图像可能正确的是(

)D考点三天体质量和密度的计算天体质量和密度的计算方法

考向一

利用“重力加速度法”计算天体质量和密度典题7(2024陕西安康模拟)航天员登上某半径为R的球形未知星球,在该星球表面将一质量为m的小球以初速度v0竖直上抛,上升的最大高度为h,引力常量为G,忽略星球自转的影响。则(

)A考向二

利用“环绕法”计算天体质量和密度典题8(2023辽宁卷)在地球上观察,月球和太阳的角直径(直径对应的张角)近似相等,如图所示。若月球绕地球运动的周期为T1,地球绕太阳运动的周期为T2,地球半径是月球半径的k倍,则地球与太阳的平均密度之比约为(

)D典题9

为了对火星及其周围的空间环境进行探测,