第五章 第4讲 万有引力定律及航天 相对论-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教学课件PPT（新教材，鲁科版）

第4讲　万有引力定律及航天　相对论 梳理必备知识 回归教材 一、开普勒三定律 椭圆 椭圆 面积 立方 平方 二、万有引力定律 1.内容 自然界中任何两个物体都是相互吸引的,引力的方向沿两物体的连线,引力的大小F与这两个物体的质量的乘积m1m2成 ,与这两个物体间的距离r的平方成 。 正比 反比 6.67×10-11 3.适用条件 (1)公式适用于质点间的相互作用。当两个物体间的距离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 的距离。 4.应用 (1)计算天体质量:利用物体重力或行星(卫星)绕中心天体做圆周运动的有关观察数据,由万有引力提供向心力列方程求解。 (2)发射卫星:①抛出物体的水平速度足够大,物体就不再落回地面而绕地球做匀速圆周运动。 ②利用火箭使卫星获得足够大的初始速度而绕地球转动。 (3)预测未知天体:对已观察到的天体,观察轨道与由万有引力定律计算出来的轨道比较,两轨道不吻合时,可能在轨道外侧有未知的天体。 两球心 三、宇宙速度 1.三种宇宙速度 7.9 宇宙速度 数值(km/s) 意义 第一宇 宙速度 . 卫星在地面附近轨道绕地球做匀速圆周运动所必需的运行速度(环绕速度) 第二宇 宙速度 . 人造地球卫星脱离 引力所需的最小发射速度(脱离速度) 第三宇 宙速度 . 人造卫星挣脱 引力束缚的最小发射速度(逃逸速度) 11.2 16.7 地球 太阳 四、相对论 1.初识相对论 (1)相对性原理:所有物理规律在 惯性参考系中都具有相同的形式。 (2)光速不变原理:在 惯性参考系中,测量到的真空中的光速c都一样。 一切 一切 (3)质能关系:E= 。 (4)时空弯曲:爱因斯坦的广义相对论认为,由于物质的存在, 和 会发生弯曲。 mc2 空间 时间 [科技情境] 2022年3月23日下午,“天宫课堂”第二课在中国空间站“天和”核心舱开讲,神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富互相配合,进行天地互动式授课,在轨演示了太空“冰雪”实验、水油分离实验、太空抛物实验等一系列炫酷又好玩的实验。 1.正误辨析 (1)“神舟十三号”的发射速度为第二宇宙速度。(　 　) (2)“太空教师”处于完全失重状态,但仍受地球引力。(　 　) (3)中国空间站在近似圆轨道上运动,在周期定律中k是由太阳决定的常数。 (　 　) (4)航天员抛出的冰墩墩相对空间站做匀速直线运动。(　 　) × √ × √ 2.若已知地球半径为R,地球表面的重力加速度大小为g,某空间站距地面高度为h,则空间站所在轨道处的重力加速度大小为　　　　,空间站围绕地球做匀速圆周运动的角速度大小为　　　　,空间站的运动周期为　　　　。  提升关键能力 突破考点 考点一　开普勒定律的理解与应用 1.行星绕太阳的运动通常按圆轨道处理。 4.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。 [例1] [开普勒第一定律的理解] (多选)下列说法正确的是(　 　) A.太阳系中的八大行星有一个共同的轨道焦点 B.行星的运动方向总是沿着轨道的切线方向 C.行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直 D.太阳是静止不动的 AB 解析:太阳系中八大行星绕太阳运动的轨迹都是椭圆,而太阳位于八大行星椭圆轨道的一个共同焦点上,故A正确;行星的运动轨迹为椭圆,即行星做曲线运动,速度方向沿轨道的切线方向,故B正确;椭圆上某点的切线并不一定垂直于此点与焦点的连线,故C错误;太阳并非静止,它围绕银河系的中心不断转动,故D错误。 [例2] [开普勒第二定律的应用] 如图所示是行星N绕恒星M运动情况示意图,行星N在　 　点速度最大,在　 　点速度最小,从C点运动到B点过程做　 　(选填“加速”或“减速”)运动。  解析:由开普勒第二定律可知,近恒星处行星速度大而远恒星处速度小,故A点速度最大,B点速度最小;所以由C至B速度减小。 答案:A　B　减速 (2)行星从B到A过程中加速度如何变化? (2)从B到A过程中一直靠近恒星,行星受的引力增大,加速度增大。 AD 考点二　万有引力定律的理解与应用 1.地球表面的重力与万有引力 地面上的物体所受地球的吸引力产生两个效果,其中一个分力提供了物体绕地轴做圆周运动的向心力,另一个分力等于重力。 (1)在两极,向心力等于零,重力等于万有引力。 19 (2)除两极外,重力都比万有引力小,万有引力等于重力与向心力的矢量和。 3.万有引力的两个推论 推论1:在匀质球壳空腔内的任意位置处,质点受到球壳的万有引力的合力为零,即∑F引=