第4章 第4讲 第1课时 理清物理观念——万有引力定律（Word教参）-【创新方案】2024高考物理一轮复习（老教材 新高考）

第四讲　万有引力与宇宙航行 第1课时　理清物理观念—万有引力定律　相对论 纲举目张·主干系统　 [微点判断] (1)所有行星绕太阳运行的轨道都是椭圆。(√) (2)行星在椭圆轨道上运行速率是变化的，离太阳越远，运行速率越大。(×) (3)只有天体之间才存在万有引力。(×) (4)只要知道两个物体的质量和两个物体之间的距离，就可以由F＝G计算物体间的万有引力。(×) (5)地面上的物体所受地球的引力方向一定指向地心。(√) (6)两物体间的距离趋近于零时，万有引力趋近于无穷大。(×) (7)德国天文学家开普勒提出天体运动的开普勒三大定律。(√) (8)牛顿总结了前人的科研成果，在此基础上，经过研究得出了万有引力定律。(√) (9)月球的第一宇宙速度也是7.9 km/s。(×) (10)同步卫星的运行速度一定小于地球第一宇宙速度。(√) (11)若物体的速度大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度，则物体可绕太阳运行。(√) (12)开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的定律。(×) (13)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。(√) (14)开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因。(×) (15)开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律。(×) 关键知能·逐点清障　 提能点(一)　开普勒行星运动定律 [题点自主盘查] 1．[开普勒行星运动定律]对于开普勒行星运动定律的理解，下列说法正确的是(　 ) A．开普勒通过自己长期观测，记录了大量数据，通过对数据研究总结得出了开普勒行星运动定律 B．根据开普勒第一定律，行星围绕太阳运动的轨迹是圆，太阳处于圆心位置 C．根据开普勒第二定律，行星距离太阳越近，其运动速度越大；距离太阳越远，其运动速度越小 D．根据开普勒第三定律，行星围绕太阳运动的轨道半径跟它公转周期成正比 解析：选C　开普勒通过对第谷的观测数据研究总结得出了开普勒行星运动定律，A错误；行星围绕太阳运动的轨迹是椭圆，太阳处于椭圆的一个焦点上，B错误；根据开普勒第三定律，行星围绕太阳运动轨道的半长轴的三次方跟它公转周期的二次方成正比，D错误。 2．[开普勒第二定律](多选)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(　 ) A．从P到M所用的时间等于 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 解析：选CD　在海王星从P到Q的运动过程中，由于引力与速度的夹角大于90°，因此引力做负功，根据动能定理可知，速率越来越小，C正确；海王星与太阳连线从P到M扫过的面积小于从M到Q扫过的面积，因此从P到M的时间小于，A错误；由于海王星运动过程中只受到太阳引力作用，引力做功不改变海王星的机械能，即从Q到N的运动过程中海王星的机械能守恒，B错误；从M到Q的运动过程中引力与速度的夹角大于90°，因此引力做负功，从Q到N的过程中，引力与速度的夹角小于90°，因此引力做正功，D正确。 3．[开普勒第三定律](2021·全国甲卷)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1.8×105 s的椭圆形停泊轨道，轨道与火星表面的最近距离约为2.8×105 m。已知火星半径约为3.4×106 m，火星表面处自由落体的加速度大小约为3.7 m/s2，则“天问一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离约为(　 ) A．6×105 m B．6×106 m C．6×107 m D．6×108 m 解析：选C　在火星表面附近，对于绕火星做匀速圆周运动的物体，有mg火＝mR火，得T12＝，根据开普勒第三定律，有＝，代入数据解得l远≈6×107m，C正确。 [知能自主落实] 对开普勒行星运动定律的三点说明 (1)行星绕太阳的运动通常按圆轨道处理。 (2)开普勒行星运动定律也适用于其他天体，例如月球、卫星绕地球的运动。 (3)开普勒第三定律＝k中，k值只与中心天体的质量有关，不同的中心天体k值不同。 提能点(二)　万有引力定律的理解 [题点自主盘查] 1．[万有引力定律]嫦娥五号探测器“奔向”月球的过程中，用h表示探测器与地球表面的距离，F表示它所受的地球引力，能够描述F随h变化关系的图像是(　 ) 解析：选D　由万有引力公式F＝G可知，探测器与地球表面距离h越大，F越小，排除B、C；而F与h不是一次函数关系，排除A。 2．[万有引力的计算]如图所示，有一个质量为M，半径为R，密度均匀的大球体。从中挖去一个半径为的小球体，并在空腔中心放置一质量为m的质点，则大球体的剩余部