资源描述
Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,第,4,讲,万有引力定律及其应用,1/47,考点,1,开普勒三定律,1.开普勒第一定律：全部行星围绕太阳运动轨道都是,_，太阳处于全部椭圆一个_上.,2.开普勒第二定律：行星与太阳连线在相同时间内,_相等.,椭圆,焦点,扫过面积,3.开普勒第三定律：全部行星轨道半长轴三次方与,_比值都相等.,公转周期二次方,2/47,考点,2,万有引力定律,1.内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引，引力,大小跟这两个物体_成正比，跟它们,_成反比.,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：公式适合用于_间相互作用.均匀球体,也可视为质量集中于球心质点，,r,是两球心间距离.,质量乘积,距离二次方,6.67,10,11,Nm,2,/kg,2,卡文迪许,质点,3/47,考点,3,天体运动处理,1.基本方法：把天体(或人造卫星)运动看成_，,其所需向心力由_提供.,2.“万能”连等式：,_.,匀速圆周运动,_ _,万有引力,mg,ma,mr,2,4/47,宇宙速度,数值,(km/s),意义,第一宇宙速度,(围绕速度),_,是人造地球卫星最_发射,速度，也是人造地球卫星绕地球,做圆周运动最_速度,第二宇宙速度,_,使物体摆脱_引力束缚,最小发射速度,第三宇宙速度,_,使物体摆脱_引力束缚,最小发射速度,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,5/47,考点,5,同时卫星,1.概念：相对地面_卫星称为同时卫星.,2.基本特征：周期为地球自转周期,T,_；轨道,在赤道平面内；运动角速度与地球,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.,静止,24 h,相同,6/47,考点,6,经典时空观和相对论时空观,1.经典时空观,(1)在经典力学中，物体质量是不随_而改变.,(2)在经典力学中，同一物理过程发生位移和对应时间,测量,结果在不一样参考系中是,_.,运动状态,相同,7/47,2.相对论时空观,增大,不一样,(1)在狭义相对论中，物体质量是随物体速度增大而,_，用公式表示为,m,(2)在狭义相对论中，同一物理过程发生位移和对应时间,测量结果在不一样参考系中是_.,8/47,3.狭义相对论两个基本假设,(1)相对性原理：在不一样惯性参考系,中，一切物理规律都,是_.,相同,不变,(2)光速不变原理：不论在哪个惯性系中，测得真空中,光速都是_.,9/47,【基础自测】,1.(,年新课标,卷,),关于行星运动规律，以下说法符,合史实是(,),A.开普勒在牛顿定律基础上，导出了行星运动规律,B.开普勒在天文观察数据基础上，总结出了行星运动,规律,C.开普勒总结出了行星运动规律，找出了行星按照这些,规律运动原因,D.开普勒总结出了行星运动规律，发觉了万有引力定律,答案：,B,10/47,2.(,年福建卷,),如图,4-4-1 所表示，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,距离分别为,r,1,、,r,2,，,线速度大小分别为,v,1,、,v,2,，则,(,),图 4-4-1,11/47,答案：,A,12/47,3.已知地球质量约为火星质量 10 倍，地球半径约为,火星半径 2 倍，则航天器在火星表面附近绕火星做匀,速圆周,),运动速率约为(,A.3.5 km/s,C.17.7 km/s,B.5.0 km/s,D.35.2 km/s,13/47,答案：,A,14/47,4.某星球质量约为地球 8 倍，半径为地球 4 倍，一,个在地球上重量为 900 N 人，假如处于该星球上，它重,量,为(星球和地球自转均可忽略)(,A.450 N,C.1800 N,),B.900 N,D.3600 N,15/47,所以在地球上重量为 900,N,人处于该星球上重量为 450 N，,A 项正确，B、C、D 项错误.,答案：,A,16/47,热点,1,考向,1,万有引力与重力关系,考虑星球自转时，万有引力与重力关系,热点归纳,17/47,【典题,1,】,(,年新课标,卷,),假设地球可视为质量均匀,分布球体，已知地球表面重力加速度在两极大小为,g,0,，在,赤道大小为,g,；地球自转周期为,T,，引力常量为,G,.则地球,密度为(,),18/47,答案：,B,19/47,考向,2,不考虑星球自转时，万有引力与重力关系,热点归纳,不考虑星球自转时，万有引力等于重力，在星体表面,20/47,【典题,2,】,(,多项选择,),火星表面特征非常靠近地球，适合人类居,期也基本相同.地球表面重力加速度是,g,，若宇航员在地面上能,向上跳起最大高度是,h,，在忽略自转影响条件下，下述分,析正确是(,),21/47,A.宇航员在火星表面受到万有引力是在地球表面受到,万有引力,2,9,22/47,答案：,BD,23/47,考向,3,天体表面某深度处重力加速度,【典题,3,】,假设地球是二分之一径为,R,、质量分布均匀球体.,一矿井深度为,d,.已知质量分布均匀球壳对,壳内物体引力为,零.矿井底部和地面处重力加速度大小之比为(,),24/47,解析：,如图 4-4-2 所表示，依据题,意，地面与矿井底部之间,环形部分对处于矿井底部物体引力为零,.设地面处重力,加速度为,g,，地球质量为,M,，地球表面物体,m,受到重力近,图 4-4-2,答案：,A,25/47,热点,2,考向,1,天体质量和密度计算,“,自力更生”法,热点归纳,利用天体表面重力加速度,g,和天体半径,R,.,26/47,【典题,4,】,一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，,其线速度大小为,v,.假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测,量一质量为,m,物体重力，物体静止时，弹簧测力计示数,为,N,.已知引力常量为,G,，则这颗行星质量为(,),答案：,B,27/47,考向,2,“,借助外援,”法,热点归纳,利用卫星绕天体做匀速圆周运动半径,r,和周期,T,.,28/47,【典题,5,】,(,多项选择，,年海南卷,),经过观察冥王星卫星，,能够推算出,冥王星质量,.假设卫星绕冥王星做匀速圆周运动，,除了引力常量,外，最少还需要两个物理量才能计算出冥王星,质量.这两个物理量能够是(,),A.卫星速度和角速度,B.卫星质量和轨道半径,C.卫星质量和角速度,D.卫星运行周期和轨道半径,29/47,答案：,AD,30/47,易错提醒：,(1),计算天体密,度时，一定要将卫星运行半径,和天体半径区分开,.,(2),很多同学错误地认为只要知道某个天体卫星周期,就可依据推论公式,计算天体密度，实际上公式中,T,必须是绕天体表面运行卫星周期,.,31/47,【迁移拓展】,(,年江苏卷,),过去几千年来，人类对行星,认识与研究仅限于太阳系内，行星,“51 peg b”发觉拉开了研,究太阳系外行星序幕.“51 peg b”绕其中心恒星做匀速圆周运,动，周期约为 4 天，轨道半径约,为地球绕太阳运动半径,1,20,.该,中心恒星与太阳质量比约为(,),A.,1,10,B.1,C.5,D.10,32/47,答案：,B,33/47,热点,3,宇宙速度了解与计算,34/47,答案：,B,35/47,热点,4,卫星运行参量四个分析,热点归纳,“四个分析”是指分析人造卫星加速度、线速度、角速,度和周期与轨道半径关系.,36/47,【典题,7,】,(,年广东揭阳调研,),如图 4-4-3 所表示是北斗导,航系统中部分卫星轨道示意图，已知,a,、,b,、,c,三颗卫星均做,圆周运动，,a,是地球同时卫星，则(,),图 4-4-3,A.卫星,a,角速度小于,c,角速度,B.卫星,a,加速度大于,b,加速度,C.卫星,a,运行速度大于第一宇宙,速度,D.卫星,b,周期大于 24 h,37/47,38/47,答案：,A,39/47,“双星”和“三星”模型分析,1.“双星”模型：,(1)定义：在天体运动中，将两颗彼此相距较近，且在相互,之间万有引力作用下绕二者连线上某点做周期相同匀速圆,周运动行星称为双星.,(2)条件：两颗星彼此相距较近；两颗星靠相互之间,万有引力做匀速圆周运动；两颗星绕同一圆心做圆周运动.,(3)特点：两星角速度、周期相等；两星向心力大,小相等；两星轨道半径之和等于两星之间距离，即,r,1,r,2,L,，轨道半径与行星质量成反比.,40/47,2.“三星”模型：,(1)定义：三星问题求解方法与双星类似，各星体在运转,时有相同角速度，不然系统不能稳定存在，普通是理想化,对称模型，依据其它各星体对待研究星体吸引力协力提供,待研究星体向心力.三星问题有两种情况：第一个情况三颗星,连在同一直线上，两颗星围绕中央星(静止不动)在同二分之一径,为,R,圆轨道上运行；第二种情况三颗星位于等边三角形三,个顶点上，并沿等边三角形外接圆轨道运行.,(2)处理：对于三星系统或多星系统，主要是依据圆周运动,处理方法进行处理，一是找好向心力起源，二是找好卫星,做圆周运动圆心和半径，依据匀速圆周运动条件列式求解.,41/47,【典题,8,】,(,年河北石家庄辛集中学高三阶段测试,),年,2,月 11 日，美国科研人员宣告人类首次探测到,了引,力波存在,.据报道，此次探测到引力波是由两个黑洞合并引,一直围绕其连线上,O,点做周期相同匀速圆周运动，已,知引,力常量为,G,，则以下判断中正确是(,),42/47,A.,O,点一,定是两黑洞连线中点,43/47,答案：,C,44/47,中,r,是两卫星之间距离，而向心力公式,易错提醒：,对于双星系统在列式时一定要注意万有引力定,律公式,中,r,是两卫星运行半径，二者是不一样，而在一个卫星绕,中心天体运行时，两边,r,是相同,.,45/47,【触类旁通】,(,多项选择，,年湖北武汉调研,),太空中存在一,些离其它恒星很远、由三颗星,体组成三星系统，可忽略其,他星体对它们引力作用,.已观察到稳定三星系统存在两种,基本组成形式：一个是直线三星系统三颗星体一直在一,条直,线上；另一个是三角形三星系统,三颗星体位于等边三,角形三个顶点上.已知某直线三星系统,A,中每颗星体质量均,为,m,，相邻两颗星体中心间距离都为,R,；某三角形三星系统,B,中每颗星体质量恰好也均为,m,，且三星系统,A,外侧两颗星,体与三星系统,B,中每颗星体做匀速圆周运动周期相等.引力常,量为,G,，则(,),46/47,答案：,BCD,47/47,
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