专题04 万有引力定律-2020-2021学年高一下学期物理期末考点大串讲（新教材人教版）

专题04　万有引力定律 思维导图 知识详解 知识点一：开普勒行星运动定律 1、天体运动的探索历程： · 哥白尼：提出“日心说”。 · 第谷：连续20年对行星的位置进行观测并记录了精确的数据。 · 开普勒：在第谷天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的三大定律。 · 牛顿：发现万有引力定律。 · 卡文迪许：利用扭秤实验精确测量了万有引力常量G的数值。 2、开普勒第一定律（几何定律）：所有的行星围绕太阳运动的轨迹都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。 3、开普勒第二定律（面积定律）：从太阳到行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。 推论：设行星1和行星2运行轨道的半径分别为和，当时，有 ①行星1的线速度大于行星2的线速度。（行星离太阳近时速度快，离太阳远时速度慢。） ②行星1的角速度大于行星2的角速度。 ③行星1的加速度大于行星2的加速度。 ④行星1的运行周期小于行星2的运行周期。 ⑤在相同的时间内，行星1的运行路程大于行星2的运行路程。 ⑥在相同的时间内，行星1扫过的角度大于行星2扫过的角度。 说明：开普勒第二定律及其推论，不仅适用于绕太阳运转的所有行星，也适用于绕以行星为中心的卫星，还适用于单颗行星或卫星沿椭圆轨道运行的情况。 4、开普勒第三定律（周期定律）：行星轨道半长轴的三次方与公转周期二次方的比值是一个常量。 注意：k是一个对所有行星都相同的常量，与行星无关，而只与太阳（中心天体）的质量有关。 典例1（2021·全国高一课时练习）如图所示，对开普勒第一定律的理解，下列说法中正确的是（　　） A．在行星绕太阳运动一周的时间内，它离太阳的距离是一直不变的 B．在行星绕太阳运动一周的时间内，它离太阳的距离是不断变化的 C．太阳不一定在所有行星运动椭圆轨道的焦点上 D．某个行星绕太阳运动的轨道一定不在一个固定的平面内 典例2（2021·江苏南通市·高一期中）地球和土星都沿椭圆轨道绕太阳公转，土星轨道的半长轴大于地球轨道的半长轴，根据开普勒行星运动定律可知（　　） A．太阳处在椭圆的中心 B．土星比地球的公转周期大 C．它们在近日点的速度均小于各自在远日点的速度 D．地球和土星分别与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等 典例3（2021·江苏省邗江中学高一期中）某人造地球卫星绕地球运动的椭圆轨道如图所示，F1和F2是椭圆轨道的两个焦点，卫星在A点的速率比在B点的速率小，则地球位于（　　） A．F2位置　　B．F1位置　　C．A位置　　D．B位置 典例4（2021·浙江高三二模）如图所示是中国“天问一号”探测器拍摄的火星影像图。已知火星绕日公转一年，相当于地球上的两年，假设火星和地球均绕太阳做匀速圆周运动，则火星与太阳之间的距离约为地球与太阳之间距离的（　　） A．0.5倍　　B．倍　　C．倍　　D．2倍 典例5（2021·河北高三三模）无线通信早已进入大众的日常生活，可是海上或深山中由于无法建立基站而通信困难，利用三颗对称分布的地球同步卫星，基本上可使地球上除两极附近外的任意两点之间实现实时通信。正常情况下地球同步卫星的轨道距地球表面的高度为地球半径的5.6倍，若降低通信卫星的高度，只要任意两颗卫星之间的连线不通过地球而直接连接就能实现实时通信，即通信卫星距地面的高度等于地球半径时，通信卫星的周期最小，取，则通信卫星的最小周期约为（　　） A．1h　　B．4h　　C．8h　　D．16h 典例6（2021·广州市第七中学高一期中）许多科学家对物理学的发展作出了巨大贡献，以下关于物理学史和物理学家所用物理学方法的叙述不正确的是（　　） A．根据速度定义式，当非常非常小时，就可以表示物体在时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想方法 B．伽利略猜想自由落体的运动速度与下落时间成正比，并直接用实验进行了验证 C．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 D．哥白尼的“日心说”有突破，但也有局限性 典例7（2021·邯山区新思路学本文化辅导学校高一期中）（多选）地球和火星可以看成是在同一轨道平面绕太阳做匀速圆周运动，火星运行的轨道半径为地球运行的轨道半径的K倍，火星的质量是地球质量的Q倍，忽略火星与地球间的万有引力，以下判断正确的是（　　） A．火星的公转周期与地球的公转周期的比值等于K B．火星的公转周期与地球的公转周期的比值等于 C．火星和太阳间的引力与地球和太阳间引力的比值为K-2 D．火星和太阳间的引力与地球和太阳间引力的比值为K-2Q 典例8（2021·山西大同市·高一期中）（多选）图示是行星m绕恒星M做椭圆运动的示意图，下列说法正确的是（　　） A．恒星M位于该椭圆的一个焦点上的 B．恒星M位于该椭圆的中心 C．行星在A点时的速度最大 D．行星在C点时的速度最小 知识点二：万有引力定律 1、内容：任何两个物体之间都