专题04 万有引力与航天【讲】-2022年高考物理二轮讲练测（新教材新高考）

第一部分 力与运动 专题04 万有引力与航天【讲】 目录 一．讲高考真题-----感悟核心素养 1 【考情研判】 1 【考题分析】 1 【题后总结】 8 二．讲核心问题-----提炼主干必备知识 9 核心问题一 天体质量、密度的计算问题 9 核心问题二 天体运动参量的分析问题 10 核心问题三 卫星变轨问题问题 12 核心问题四 同步卫星、近地卫星和赤道上物体的比较问题 15 三． 讲重点模型物理模型构建-----多星模型 17 （一）双星模型 17 （二）多星模型构建 18 一．讲高考真题-----感悟核心素养 【考情研判】 1．对于天体问题近几年有关万有引力定律及其应用的题目在高考中通常以选择题的形式出现，难度一般中等；在考查内容上一般考查天体运动参量间的关系、天体质量(密度)的估算、万有引力定律等基本概念和基本规律的理解与应用，有时还会涉及能量知识，同时还会考查运用控制变量法进行定性判断或定量计算的能力． 2．从命题趋势上看，分析人造卫星的运行规律仍是考试中的热点，以近几年中国及世界空间技术和宇宙探索为背景的题目备受青睐，会形成新情景的物理题． 【考题分析】 【例1】（2021·全国高考真题）科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测，给出1994年到2002年间S2的位置如图所示。科学家认为S2的运动轨迹是半长轴约为（太阳到地球的距离为）的椭圆，银河系中心可能存在超大质量黑洞。这项研究工作获得了2020年诺贝尔物理学奖。若认为S2所受的作用力主要为该大质量黑洞的引力，设太阳的质量为M，可以推测出该黑洞质量约为（　　） A． B． C． D． 【试题情境】本题以科学家对银河系中心附近的恒星的持续观测为素材创设生活实践问题情境。 【考核要求】本题考核要求属于基础性、应用性。 【必备知识】本题考查的知识点为万有引力定律。 【关键能力】(1)理解能力：准确理解万有引力定律的准确含义，理解描述圆周运动的物理量。 (2)推理论证能力：根据万有引力提供向心力推导出太阳的质量及黑洞的质量。 (3)模型构建能力：建立S2绕黑洞球做圆周运动的模型。 【学科素养】(1)考查物理观念：①物质观，黑洞、太阳；②相互作用观，掌握万有引力定律公式。③运动观，圆周运动(2)科学思维：合理地建立圆周运动模型，通过计算得出结论。（3）科学态度与责任：客观认识航天技术的应用。 【例2】（2021·广东高考真题）2021年4月，我国自主研发的空间站“天和”核心舱成功发射并入轨运行，若核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动，已知引力常量，由下列物理量能计算出地球质量的是（　　） A．核心舱的质量和绕地半径 B．核心舱的质量和绕地周期 C．核心舱的绕地角速度和绕地周期 D．核心舱的绕地线速度和绕地半径 【试题情境】本题以“天和”核心舱成功发射并入轨运行为素材创设生活实践问题情境。 【考核要求】本题考核要求属于基础性、应用性。 【必备知识】本题考查的知识点为万有引力定律。 【关键能力】(1)理解能力：准确理解万有引力定律的准确含义。 (2)推理论证能力：根据万有引力提供向心力推导出地球的质量。 (3)模型构建能力：根据问题情境，建立匀速圆周运动。 【学科素养】(1)考查物理观念：①物质观，核心舱、地球；②相互作用观，万有引力。③运动观，匀速圆周运动(2)科学思维：通过信息加工和分析合理地建立匀速圆周运动模型，通过计算得出结论。 【例3】（2021·全国高考真题）2021年2月，执行我国火星探测任务的“天问一号”探测器在成功实施三次近火制动后，进入运行周期约为1.8×105s的椭圆形停泊轨道，轨道与火星表面的最近距离约为2.8×105m。已知火星半径约为3.4×106m，火星表面处自由落体的加速度大小约为3.7m/s2，则“天问一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离约为（　　） A．6×105m B．6×106m C．6×107m D．6×108m 【试题情境】本题以“天问1号”火星探测器制动变轨为素材创设生活实践问题情境。 【考核要求】本题考核要求属于综合性、应用性、发散性。 【必备知识】本题考查的知识点为万有引力定律、开普勒第三定律及其应用。 【关键能力】(1)理解能力：准确理解万有引力定律、开普勒第三定律的准确含义及表达式。 (2)推理论证能力：以万有引力为依据结合开普勒第三定律推理运算。 (3)模型构建能力：根据问题情境，建立“天问1号”火星探测器制动变轨过程中的圆周运动及椭圆运动模型。 【学科素养】(1)考查物理观念：①物质观，天问1号、火星；②相互作用观，万有引力、重力。③运动观，平圆周运动及椭圆运动 (2)科学思维：合理地建立圆周及椭圆运动模型，通过计算进行合理的推理。。 【例4】.(2020·全国卷Ⅲ，16)“嫦娥四号”探测器于2019年1