专题四 第4讲 万有引力定律及其应用—2021年高考总复习物理学科配套课件 (共76张PPT)

第4讲 万有引力定律及其应用 一、开普勒运动定律 焦点 面积 半长轴 公转周期 定律 内容 图示 开普勒第 一定律 1.所有行星绕太阳运动的轨道都是 椭圆，太阳处在椭圆的一个_____上. 开普勒第 二定律 2.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 _______. 开普勒第 三定律 3. 所有行星的轨道的________ 的三 次方跟它的__________的二次方的 比值都相等.表达式为________. (1)在赤道上：G＝mg1＋mω2R. (2)在两极上：G＝mg0. 需要注意： (1)行星绕太阳的运动通常按圆轨道处理. (2)开普勒行星运动定律也适用于其他天体，例如月球、卫 星绕地球的运动. 关，不同的中心天体 k 值不同. (3)在一般位置：万有引力G等于重力mg与向心力F向的矢量和. 越靠近南、北两极，g值越大，由于物体随地球自转所需的向心力较小，常认为万有引力近似等于重力，即＝mg. 2.星球上空的重力加速度g′ 星球上空距离星体中心r＝R＋h处的重力加速度为g′，mg′＝，得g′＝.所以＝. 【基础检测】 1.北斗卫星导航系统(BDS)是中国自行研制的全球卫星导 航系统，该系统由 35 颗卫星组成，卫星的轨道有三种：地球同 步轨道、中地球轨道和倾斜轨道.其中，同步轨道半径大约是中 轨道半径的 1.5 倍，那么同步卫星与中轨道卫星的周期之比约 为( ) 力，即F＝G. 答案：C 二、万有引力定律 1.内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向 在它们的连线上，引力的大小跟物体的质量 m1 和 m2 的乘积成 正比，与它们之间距离 r 的二次方成反比. 2.公式：F＝__________，其中 G＝6.67×10－11 N·m2/kg2， 叫引力常量. A. B. C. D. 3.特殊情况 两球心间的距离 质点到球心间的距离 (1)两个质量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__________________. (2)一个质量分布均匀的球体和球外一个质点间的万有引 力也适用，其中 r 为__________________________. 4.天体运动问题分析 (1)将天体或卫星的运动看成匀速圆周运动，其所需向心力 由万有引力提供. (2)基本公式： 解析：地球的第一宇宙速度满足：G＝m，设天体成为黑洞时其半径为r，其第一宇宙速度为v2，则＝m，而c＝v2，联立解得：r＝，故A正确. 解析：在北极处，没有向心力，重力等于万有引力，A、B错误.在赤道处，F引－G＝F向，再结合题意＝3‰知，在赤道处：＝＝＝3‰，C正确.在赤道处：＝＝1－＝997‰，D错误. A. B. C. D. 【基础检测】 2. 我国发射的“天宫一号”和“神舟八号”在对接前， “天宫一号”的运行轨道高度为 350 km，“神舟八号”的运行 ) 轨道高度为 343 km.它们的运行轨道均视为圆周，则( A.“天宫一号”比“神舟八号”速度大 B.“天宫一号”比“神舟八号”周期长 C.“天宫一号”比“神舟八号”角速度大 D.“天宫一号”比“神舟八号”加速度大 答案：B 有引力大小相等，有g＝G.由于地球的质量为M＝ρ·πR3，所 三、三种宇宙速度 7.9 发射 最大 1.(1)第一宇宙速度(环绕速度)：v1＝________km/s，v1 是人 造地球卫星的最小________速度，也是人造地球卫星绕地球做 圆周运动的__________速度. (2)第一宇宙速度的计算方法 以重力加速度的表达式可写成g＝＝＝πGρR.根据 加速度g′＝πGρ(R－d)，所以有＝.根据万有引力提供向心力G＝ma，“天宫一号”的加速度a＝G，所以有＝.故＝，故C正确. 2.第二宇宙速度(脱离速度)：v2＝__________km/s，是使物 体挣脱__________引力束缚的最小发射速度. 3.第三宇宙速度(逃逸速度)：v3＝__________km/s，是使物 体挣脱__________引力束缚的最小发射速度. 11.2 地球 16.7 太阳 【基础检测】 3.(多选)我国计划在 2030 年前实施火星探测，预计 2020 年 首次发射火星探测器，实施火星环绕着陆巡视探测.已知火星的 火星探测器的说法中正确的是( ) A.发射速度只要大于第一宇宙速度即可 B.发射速度只有达到第三宇宙