2023届上海市新高考物理一轮复习课件：5.1 万有引力定律

上海新高考物理 一轮复习 第五章 万有引力定律（1） 开普勒定律 万有引力定律 天体质量和密度的计算 1 概述 知识点 1 开普勒定律 2 万有引力定律 3 天体质量和密度的计算 天文史 古希腊 托勒密 地心说示意图 地心说认为地球静止不动，是宇宙的中心；太阳、月亮和行星等所有天体都绕地球运动。地心说能解释一些天文现象，符合人们的日常经验。 3 天文史 起初地心说无法解释火星逆行现象 修改 在“均轮”上在套上“本轮” 火星逆行 日心说解释 4 天文史 深信世间万物规律应该简洁、优美 在结合前人检验和自己的实际观察 提出日心说 波兰 哥白尼 1473–1543 火星逆行 日心说解释 5 开普勒定律 开普勒在总结第谷的数据后，总结出三条行星运动定律 开普勒第一定律 焦点 焦点1 焦点2 焦点定律 太阳的位置精确标定在椭圆的一个焦点上，各行星都在椭圆轨道上绕太阳运行 6 开普勒定律 开普勒在总结第谷的数据后，总结出三条行星运动定律 开普勒第二定律 面积定律 行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等 解释了行星在近日点运动快、在远日点运动慢的原因 S1 S2 S2= S1 v大 v小 7 开普勒定律 开普勒在总结第谷的数据后，总结出三条行星运动定律 开普勒第三定律 周期定律 行星绕太阳运行的椭圆轨道半长轴 a 的三次方与周期 T 的二次方之比是一个常量。 长半轴a 周期T 式中，k是一个与行星无关的常量。 k正比于行星环绕的中心天体的质量决定。 8 开普勒定律 开普勒在总结第谷的数据后，总结出三条行星运动定律 开普勒第三定律 通过此式可以推导行星之间的轨道关系。 比如火星和地球的k值应当相同，则有 行星的椭圆轨道都接近于圆，a可以用圆形轨道半径r表示。 9 开普勒定律 示例1.1 关于行星围绕太阳的运动，下列说法中正确的是（　　） （ A ）对于某一个行星，在近日点时线速度比远日点慢 （ B ）对于某一个行星，太阳在其运动的中心 （ C ）距离太阳越远的行星，公转周期越长 （ D ）同一行星与太阳的连线在相同时间内近日点扫过的面积大于远日点 示例1.2火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知(　　) （ A ）太阳位于木星运行轨道的中心 （ B ）火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等 （ C ）火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方 （ D ）相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积 C C 10 开普勒定律 变式1如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为T0。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经M、Q到N的运动过程中(　　)多选 ( A )从P到M所用的时间等于T0/4 ( B )从Q到N阶段，机械能逐渐变大 ( C )从P到Q阶段，速率逐渐变小 ( D )从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功 CD 11 万有引力定律 英国 牛顿 1643-1727 思考这个“引力”和哪些因素有关？ 思考这个“引力”和我们周围的常见的力有什么同异？ 12 万有引力定律 F 自然界中任何两个物体都相互吸引，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，引力的方向在它们的连线上。 v F＇ r 表达式： m M 其中G为万有引力常量 适用条件： 任何两个物体（质点) 质量均匀的球心距 宏观、低速、弱引力场 对比地球和月亮的加速度 月地检验： 牛顿当年知道的数据: 地球半径 R = 6.4×106 m 月地距离 r = 3.84×108 m 13 万有引力定律 万有引力和重力 与地球保持相对静止的在地面上的物体 若考虑地球自转 F万 mg F向 ω FN 讨论并完成重力与纬度之间的关系 赤道 两级 其他纬度 万有引力 向心力 重力 指向地心 矢量分解 14 开普勒定律 示例2.1火星的质量约为地球质量的 ，半径约为地球半径的 ，则同一物体在火星表面与在地球表面受到的引力的比值约为(　　) ( A ) 0.2 ( B ) 0.4 ( C ) 2.0 ( D ) 2.5 B 15 开普勒定律 示例2.2如图所示，一颗来自太阳系外的彗星擦火星而过。设火星绕太阳在圆轨道上运动，运动半径为r，周期为T。该彗星在穿过太阳系时由于受到太阳的引力，轨道发生弯曲，彗星与火星在圆轨道的A点“擦肩而过”。已知太阳对火星和彗星的引力远大于其他天体的引力，万有引力常量为G。则（　　） （ A ）可计算出火星的质量 （ B ）可计算出彗星经过A点时受到的引力 （ C ）彗星在A点的加速度大于火星在该点的加速度 （ D ）彗星在A点的速