第5章 第1讲 开普勒定律 万有引力定律及其成就-2022新高考物理一轮复习【名师导航】配套Word教参(人教版)

课标要求 考情分析 2.2.4 通过史实，了解万有引力定律的发现过程。知道万有引力定律。认识发现万有引力定律的重要意义。认识科学定律对人类探索未知世界的作用。 2.2.5 会计算人造地球卫星的环绕速度。知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。 2.3.1 知道牛顿力学的局限性，体会人类对自然界的探索是不断深入的。 2.3.2 初步了解相对论时空观。 2.3.3 关注宇宙起源和演化的研究进展。 1.新高考例证 2020年山东高考卷第7题，2020年北京高考卷第5题，均以火星着陆器为载体，考查星体表面重力加速度的计算。该类题型体现了新高考中对学生应用所学知识解决综合问题能力的考查。 2.新高考预测 仍会以选择题的形式考查万有引力定律的具体应用，以及宇宙航行中各环绕天体相关物理参量的比较，应该特别注意国家在航天方面的成就。 知识体系 第1讲　开普勒定律　万有引力定律及其成就 一、开普勒定律 1．开普勒第一定律：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焦点上。 2．开普勒第二定律：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的面积相等。 3．开普勒第三定律：所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等。 思考辨析 1．行星在椭圆轨道上的运行速率是变化的，离太阳越远，运行速率越大。 (×) 2．开普勒行星运动定律只适用于行星绕太阳运动。 (×) 3．开普勒行星运动定律适用于其他天体吗？例如绕地球运行的月球或绕月球运行的“嫦娥号”。 提示：开普勒行星运动定律也适用于其他天体系统。 各定律的适用对象不同 (1)开普勒第二定律针对的是同一个行星在运行过程中的规律。 (2)开普勒第一、三定律针对的是绕太阳运行的不同行星的运行规律。 二、万有引力定律及其应用 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，引力的大小与物体的质量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．表达式：F＝G。 3．适用条件 (1)公式适用于质点间的相互作用，当两物体的距离远远大于物体本身的大小时，物体可视为质点。 (2)质量分布均匀的球体可视为质点，r是两球心间的距离。 思考辨析 1．地面上的物体所受地球的引力方向一定指向地心。 (√) 2．两物体间的距离趋近于0时，万有引力趋近于无穷大。 (×) 3．在匀质球层空腔内的任意位置处，质点受到球壳万有引力的合力为多少？ 提示：在匀质球层的空腔内，任意位置的质点受到球壳的万有引力的合力为0。 考点1　开普勒行星运动定律(基础考点) 1．(2019·江苏高考)1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动。如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为v1、v2，近地点到地心的距离为r，地球质量为M，引力常量为G，则(　　) A. v1>v2，v1＝ B. v1>v2，v1> C. v1<v2，v1＝ D. v1<v2，v1> B　解析：由远地点运动到近地点，重力势能转化为动能，因此卫星的线速度变大，有v1>v2；若卫星以线速度v1做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得 G，故B项正确，A、C、D项错误。,r)，化简可得 v1><m，但是卫星在此时做离心运动，因此万有引力不足以提供向心力，有G,r)，化简可得v1＝ ＝m 2．2019年10月28日，发生了天王星冲日现象，即太阳、地球、天王星处于同一直线上，此时是观察天王星的最佳时间。已知日地距离为R0，天王星和地球的公转周期分别为T和T0，则天王星与太阳的距离为(　　) A. ))R0))R0 B. C. ,T3))R0,T2))R0 D. A　解析：由开普勒第三定律可知 ))R0。)，所以 R＝,T＝ 3．(2021·安阳模拟)2020年6月15日，中国科学院宣布，中国首颗量子科学实验卫星“墨子号”在国际上首次实现千公里级基于纠缠的量子密钥分发。“墨子号”运行轨道为如图所示的椭圆轨道，地球E位于椭圆的一个焦点上，轨道上标记了“墨子号”卫星经过相等时间间隔的位置。如果作用在卫星上的力只有地球E对卫星的万有引力，则下列说法正确的是(　　) A. 面积S1>S2 B. 卫星在轨道A点的速度小于在B点的速度 C. T2＝Ca3，其中C为常数，a为椭圆半长轴 D. T2＝C′b3，其中C′为常数，b为椭圆半短轴 C　解析：根据开普勒第二定律可知，卫星与地球的连线在相同时间内扫过的面积相等，故面积S1＝S2，选项A错误；根据开普勒第二定律可知，卫星在轨道A点的速度大于在B点的速度，选项B错误；根据开普勒第三定律可知 ＝C，其中C为常数，a为椭圆半长轴，选项C正确，D错误。 应用开普勒行星运动定律的几点注意 (1)开普勒三