7、第4讲 万有引力定律 人造卫星-【名师伴你行】2023高考物理二轮复习专题训练教师用书课件PPT（新高考）

第4讲　万有引力定律　人造卫星 第1页 （新）高考二轮复习·物理　 要点❶　开普勒行星运动定律 第1页 （新）高考二轮复习·物理　 要点❷　万有引力定律 1.万有引力定律 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的平方成反比 公式 F＝G 适用 条件 (1)两质点间的作用 (2)可视为质点的物体间的作用 (3)质量分布均匀的球体间的作用 第1页 （新）高考二轮复习·物理　 2.引力常量 数值 6.67×10-11 N·m2/kg2 测定人 英国物理学家卡文迪什 物理意义 数值上等于两个质量都是1 kg的物体相距1 m时的相互引力 测定意义 (1)有力地证明了万有引力的存在 (2)使定量计算得以实现 第1页 （新）高考二轮复习·物理　 3.三个宇宙速度 第一宇宙速度 (环绕速度) v1＝7.9 km/s,是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度 (人造卫星的最大环绕速度,也是人造卫星的最小发射速度) 第二宇宙速度 (逃逸速度) v2＝11.2 km/s,使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度 第三宇宙速度 v3＝16.7 km/s,使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度 第1页 （新）高考二轮复习·物理　 高考命题1　万有引力定律的理解及应用 命题角度❶　开普勒定律与万有引力定律的应用 [典例1]　[2022辽宁卷](多选)如图所示,行星绕太阳的公转可以看成匀速圆周运动.在地图上容易测得地球—水星连线与地球—太阳连线夹角α,地球—金星连线与地球—太阳连线夹角β,两角最大值分别为αm、βm则 (　　) 第1页 （新）高考二轮复习·物理　 A.水星的公转周期比金星的大 B.水星的公转向心加速度比金星的大 C.水星与金星的公转轨道半径之比为sin αm∶sin βm D.水星与金星的公转线速度之比为∶ [思路点拨]　当两角达到最大值时,地球—水星连线以及地球—金星连线与其轨迹圆相切. 第1页 （新）高考二轮复习·物理　 [解析]　根据万有引力提供向心力有G＝mR＝ma,可得T＝2π,a＝,因为水星的公转半径比金星小,故可知水星的公转周期比金星小,水星的公转向心加速度比金星的大,故A错误,B正确;设水星的公转半径为R水,地球的公转半径为R地,金星的公转半径为R金,当α角最大时有sin αm＝,同理可知有sin βm＝,所以水星与金星的公转半径之比为R水∶R金＝sin αm∶sin βm,故C正确;根据G＝m可得v＝,结合前面的分析可得v水∶v金＝∶,故D错误. [答案]　BC 第1页 （新）高考二轮复习·物理　 高分技法 第1页 （新）高考二轮复习·物理　 [典例2]　(多选)2021年5月15日,天问一号探测器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区,我国首次火星探测任务着陆火星取得成功.假设火星可视为半径为R且质量分布均匀的球体,火星赤道处的重力加速度为g火,火星的自转周期为T,引力常量为G.则下列说法正确的是 (　　) A.火星极点处的重力加速度大小为g火 B.火星的质量为 C.火星的平均密度为 D.火星卫星的最大环绕速度为 命题角度❷　重力和万有引力的关系 第1页 （新）高考二轮复习·物理　 [思路点拨]　由于火星自转,使火星表面不同位置处的重力加速度不同.在赤道,-mg＝mω2R,在两极,＝mg0,g0为两极处的重力加速度. [解析]　在火星赤道上的物体所受的万有引力等于物体在火星上的重力与物体随火星自转需要的向心力之和,则有G＝mg火＋mR.假设火星极点处的重力加速度大小为g'火,则火星极点处物体所受的万有引力等于物体在火星极点处的重力,即G＝mg'火,解得g'火＝＋g火,火星的质量为M＝,A错误,B正确. 第1页 （新）高考二轮复习·物理　 火星的体积为V＝πR3,则火星的平均密度为ρ＝,整理得ρ＝,C错误.火星卫星以最大环绕速度飞行时,轨道半径为R,此时卫星的重力近似等于万有引力提供其做匀速圆周运动的向心力,则有G＝m'g'火,G＝m',整理得vmax＝,D正确. [答案]　BD 第1页 （新）高考二轮复习·物理　 高分技法 (1)在赤道上时,向心力达到最大值F向max＝mRω2,重力达到最小值mgmin＝F-F向max＝G-mRω2,重力加速度达到最小值gmin＝＝G-Rω2. (2)在两极时,向心力F向＝0,重力等于万有引力,重力达到最大值mgmax＝F＝G,重力加速度达到最大值gmax＝G. (3)若不考虑天体自转的影响,一般认为重力近似等于万有引力,即mg＝G,或者写成GM＝gR2. 第1页 （新）高考二轮复习·物理　 [典例3]　[2021全国乙卷]科学家对银河系中心附近的恒星