高考物理一轮复习-专题四-曲线运动-万有引力定律-第4讲-万有引力定律及其应用.ppt

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,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.,椭圆,焦点,扫过的面积,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.,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.,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,是两球心间的距离.,质量的乘积,距离的二次方,6.67,10,11,Nm,2,/kg,2,卡文迪许,质点,考点,3,天体运动的处理,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.,2.“万能”连等式：,_.,匀速圆周运动,_ _,万有引力,mg,ma,mr,2,宇宙速度,数值,(km/s),意义,第一宇宙速度,(,环绕速度,),_,是人造地球卫星的最,_,发射,速度，也是人,造地球卫星绕地球,做圆周运动的最,_,速度,第二宇宙速度,_,使物体挣脱,_,_,_,引力束缚的,最,小发射速度,第三宇宙速度,_,使物体挣脱,_,_,_,引力束缚的,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,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.,静止,24 h,相同,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，物体的质量是不随_而改变的.,(2)在经典力学中，同一物理过程发生的位移和对应时间的,测量,结果在不同的参考系中是,_的.,运动状态,相同,2.相对论时空观,增大,不同,(1)在狭义相对论中，物体的质量是随物体速度的增大而,_的，用公式表示为,m,(2)在狭义相对论中，同一物理过程发生的位移和对应时间,的测量结果在不同的参考系中是_的.,3.狭义相对论的两个基本假设,(1)相对性原理：在不同的惯性参考系,中，一切物理规律都,是_的.,相同,不变,(2)光速不变原理：不管在哪个惯性系中，测得的真空中的,光速都是_的.,【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,r,1,、,r,2,，,线速度大小分别为,v,1,、,v,2,，则,(,),图 4-4-1,答案：,A,3.已知地球的质量约为火星质量的 10 倍，地球的半径约为,火星半径的 2 倍，则航天器在火星表面附近绕火星做匀,速圆周,),运动的速率约为(,A.3.5 km/s,C.17.7 km/s,B.5.0 km/s,D.35.2 km/s,答案：,A,4.某星球的质量约为地球的 8 倍，半径为地球的 4 倍，一,个在地球上重量为 900 N 的人，如果处在该星球上，它的重,量,为(星球和地球的自转均可忽略)(,A.450 N,C.1800 N,),B.900 N,D.3600 N,所以在地球上重量为 900,N,的人处于该星球上的重量为 450 N，,A 项正确，B、C、D 项错误.,答案：,A,热点,1,考向,1,万有引力与重力的关系,考虑星球自转时，万有引力与重力的关系,热点归纳,【典题,1,】,(2014,年新课标,卷,),假设地球可视为质量均匀,分布的球体，已知地球表面重力加速度在两极的大小为,g,0,，在,赤道的大小为,g,；地球自转的周期为,T,，引力常量为,G,.则地球,的密度为(,),答案：,B,考向,2,不考虑星球自转时，万有引力与重力的关系,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,【典题,2,】,(,多选,),火星表面特征非常接近地球，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,向上跳起的最大高度是,h,，在忽略自转影响的条件下，下述分,析正确的是(,),A.宇航员在火星表面受到的万有引力是在地球表面受到的,万有引力的,2,9,答案：,BD,考向,3,天体表面某深度处的重力加速度,【典题,3,】,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(,),解析：,如图 4-4-2 所示，根据题,意，地面与矿井底部之间,的环形部分对处于矿井底部的物体引力为零,.设地面处的重力,加速度为,g,，地球质量为,M,，地球表面的物体,m,受到的重力近,图 4-4-2,答案：,A,热点,2,考向,1,天体质量和密度的计算,“,自力更生”法,热点归纳,利用天体表面的重力加速度,g,和天体半径,R,.,【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,的物体的重力，物体静止时，弹簧测力计的示数,为,N,.已知引力常量为,G,，则这颗行星的质量为(,),答案：,B,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的半径,r,和周期,T,.,【典题,5,】,(,多选，,2016,年海南卷,),通过观测冥王星的卫星，,可以推算出,冥王星的质量,.假设卫星绕冥王星做匀速圆周运动，,除了引力常量,外，至少还需要两个物理量才能计算出冥王星的,质量.这两个物理量可以是(,),A.卫星的速度和角速度,B.卫星的质量和轨道半径,C.卫星的质量和角速度,D.卫星的运行周期和轨道半径,答案：,AD,易错提醒：,(1),计算天体密,度时，一定要将卫星的运行半径,和天体的半径区别开,.,(2),很多同学错误地认为只要知道某个天体的卫星的周期,就可根据推论公式,计算天体的密度，实际上公式中的,T,必须是绕天体表面运行的卫星的周期,.,【迁移拓展】,(2015,年江苏卷,),过去几千年来，人类对行星,的,认识与研究仅限于太阳系内，行星,“51 peg b”的发现拉开了研,究太阳系外行星的序幕.“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的,1,20,.该,中心恒星与太阳的质量比约为(,),A.,1,10,B.1,C.5,D.10,答案：,B,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,“四个分析”是指分析人造卫星的加速度、线速度、角速,度和周期与轨道半径的关系.,【典题,7,】,(2017,年广东揭阳调研,),如图 4-4-3 所示是北斗导,航系统中部分卫星的轨道示意图，已知,a,、,b,、,c,三颗卫星均做,圆周运动，,a,是地球同步卫星，则(,),图 4-4-3,A.卫星,a,的角速度小于,c,的角速度,B.卫星,a,的加速度大于,b,的加速度,C.卫星,a,的运行速度大于第一宇宙,速度,D.卫星,b,的周期大于 24 h,答案：,A,“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两者连线上的某点做周期相同的匀速圆,周运动的行星称为双星.,(2)条件：两颗星彼此相距较近；两颗星靠相互之间的,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：两星的角速度、周期相等；两星的向心力大,小相等；两星的轨道半径之和等于两星之间的距离，即,r,1,r,2,L,，轨道半径与行星的质量成反比.,2.“三星”模型：,(1)定义：三星问题的求解方法与双星类似，各星体在运转,时有相同的角速度，否则系统不能稳定存在，一般是理想化的,对称模型，根据其他各星体对待研究星体的吸引力的合力提供,待研究星体的向心力.三星问题有两种情况：第一种情况三颗星,连在同一直线上，两颗星围绕中央的星(静止不动)在同一半径,为,R,的圆轨道上运行；第二种情况三颗星位于等边三角形的三,个顶点上，并沿等边三角形的外接圆轨道运行.,(2)处理：对于三星系统或多星系统，主要是根据圆周运动,的处理方法进行处理，一是找好向心力的来源，二是找好卫星,做圆周运动的圆心和半径，根据匀速圆周运动的条件列式求解.,【典题,8,】,(2017,年河北石家庄辛集中学高三阶段测试,),2016,年,2,月 11 日，美国科研人员宣布人类首次探测到,了引,力波的存在,.据报道，此次探测到的引力波是由两个黑洞合并引,始终围绕其连线上的,O,点做周期相同的匀速圆周运动，已,知引,力常量为,G,，则下列判断中正确的是(,),A.,O,点一,定是两黑洞连线的中点,答案：,C,中的,r,是两卫星之间的距离，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,