专题四 第4讲 万有引力定律及其应用—2021届高三物理一轮高考总复习课件(共50张PPT)

第4讲 万有引力定律及其应用 考点 1 开普勒三定律 椭圆 扫过的面积 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焦点上. 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. 公转周期的二次方 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. 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，跟它们的距离的二 次方成反比. 力常量，由英国物理学家卡文迪许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 6.67×10－11 N·m2/kg2 质点 2.公式：F＝G，其中G＝___________________，叫引 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_____________， 其所需向心力由万有引力提供. ＝________. 匀速圆周运动 mrω2 2.“万能”连等式：G＝mg＝ma＝________＝________ m mr 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 宇宙速度 数值(km/s) 意义 第一宇宙速 度(环绕速度) ①________ 是人造地球卫星的最②______发 射速度，也是人造地球卫星绕地 球做圆周运动的最③______速度 第二宇宙 速度 ④________ 使物体挣脱⑤______引力束缚的 最小发射速度 第三宇宙 速度 ⑥________ 使物体挣脱⑦______引力束缚的 最小发射速度 考点 5 同步卫星 静止 24 h 1.概念：相对地面________的卫星称为同步卫星. 2.基本特征：①周期为地球自转周期 T＝________；②轨道 在赤道平面内；③运动的角速度与地球的自转角速度相同； ④高度 h 一定；⑤轨道和地球赤道为共面同心圆；⑥卫星运行 速度一定. 【基础自测】 1.据报道，研究人员从美国国家航天局“开普勒”望远镜 发现的 1235 颗潜在类地行星中选出 86 颗，作为寻找外星生命 踪迹的观测对象.关于这 86 颗可能栖息生命的类地行星的运动. 以下说法正确的是( ) A.所有行星都绕太阳做匀速圆周运动 B.所有行星都绕太阳做椭圆运动，且轨道都相同 C.离太阳越近的行星，其公转周期越小 D.离太阳越远的行星，其公转周期越小 解析：所有的行星都绕太阳做椭圆运动，且轨道不同，故 A、B 错误；由开普勒第三定律知，离太阳越近的行星，公转周 期越小，故 C 正确，D 错误. 答案：C 2.如图 4-4-1 所示是在同一轨道平面上的三颗不同的人造 ) 地球卫星，关于各物理量的关系，下列说法正确的是( B.根据万有引力定律可知 FA> FB>FC C.角速度ωA>ωB>ωC D.向心加速度 aA<aB<aC 图 4-4-1 A.根据v＝可知vA<vB<vC 答案：C 解析：由题图知三颗不同的人造地球卫星的轨道半径关系为rA<rB<rC，由万有引力提供向心力得＝m＝mrω2＝ma，可知v＝，所以vA>vB>vC，故A错误；由于三颗卫星的质量关系不确定，故万有引力大小不确定，故B错误；ω＝，所以ωA>ωB>ωC，故C正确；a＝，所以aA>aB>aC，故D错误. 3.地球表面的平均重力加速度为 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 A. B. C. D. 解析：忽略地球自转的影响，对于处于地球表面的物体，有mg＝G，又地球质量M＝ρV＝πR3ρ.代入上式化简可得地球的平均密度ρ＝. 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 答案：A 解析：第一宇宙速度又叫环绕速度，A正确，B错误；根据定义有G＝m，得v＝ ，其中，M为地球质量，R为地球半径，C、D错误. 热点 1 万有引力与重力的关系 考向 1 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 (1)在赤道上：G＝mg1＋mω2R. (2)在两极上：G＝mg2. (3)在一般位置：万有引力G等于重力mg与向心力F向的矢量