2025届高考物理一轮复习课件：开普勒定律和万有引力定律

第4章　万有引力定律及应用 行星为何围绕太阳运动？是什么力使行星围绕太阳运动？ 1.开普勒第一定律： 2.开普勒第二定律： 3.开普勒第三定律： 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上. 对于任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等. 所有行星的轨道的半长轴a的三次方跟 它公转周期T的二次方比值都相等. k与中心天体质量有关 与行星无关 圆的半长轴在哪？ 地球,火星在相同时间内绕太阳扫过的面积相等吗？ 同一行星(同一轨道上的不同卫星) 考点一　开普勒定律 1.(多选)如图1所示，两质量相等的卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，用R、T、Ek、S分别表示卫星的轨道半径、周期、动能、与地心连线在单位时间内扫过的面积．下列关系式正确的有(　　) AD 2.2018年2月7日凌晨，太空技术探索公司Space X成功通过猎鹰重型火箭将一辆特斯拉跑车送入绕太阳飞行的轨道。如图所示，已知地球中心到太阳中心的距离为rD，火星中心到太阳中心的距离为rH，地球和火星绕太阳运动的轨迹均可看成圆，且rH＝1.4rD，若特斯拉跑车沿图中椭圆轨道转移，则其在椭圆轨道上的环绕周期约为(　　) B A.1.69年 B.1.3年 C.1.44年 D.2年 3．(对开普勒第二定律的理解和应用)(多选)如图2，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 1.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_______，与它们之间距离r的平方_______。 成正比 成反比 G为引力常量:G＝6.67×10－11 N·m2/kg2 2.适用条件： 卡文迪许：扭秤实验 两个质点或均质球体之间 r是两质点(球心)间的距离 考点二:万有引力定律 3.万有引力与重力的关系 (3)地球表面附近(不计星球自转)： (4)距地球表面H处重力： (1)在赤道上： (2)在两极上： (分力与合力的关系) 4.两个推论 ②推论2：在匀质球体内部距离球心r处的质点(m)受到的万有引力等于球体内半径为r的同心球体(M′)对其的万有引力，即 ①推论1：在匀质球壳的空腔内任意位置处，质点受到球壳的万有引力的合力为零，即∑F引＝0. D 2.地球赤道上的重力加速度为g，物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a，要使赤道上物体“飘”起来，则地球的角速度应为原来的(　　) B 3.如图所示，在距一个质量为M，半径为R质量分布均匀的球体表面R处有一质量为m的质点，此时球对质点的万有引力为F1，当从球中挖去如图所示的半径为R/2的球体后，剩余部分对质点的万有引力为F2，则F1/F2= 4.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R/2的小球体，并在空腔中心放置一质量为m的质点，则大球体的剩余部分对该质点的万有引力大小为(已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零)(　　) 　D 5.(多选)北京时间2017年4月21日消息，科学家们发现在大约39光年外存在一个温度适宜，但质量稍大于地球的所谓“超级地球”，它围绕一颗质量比太阳稍小的恒星运行。这颗行星的直径大约是地球的1.4倍，质量是地球的7倍。万有引力常量为G，忽略自转的影响。下列说法正确的是(　　) BC 三.天体质量和密度的估算 1.利天体表面重力加速度g及天体半径R,求天体质量和密度 2.利用环绕天体(其轨道半径r,环绕周期T等),求中心天体质量和密度 特殊:若环绕天体在中心天体表面表面运行，则 (R为中心天体半径) g可以如何计算？ 1.利用引力常量G和下列有关数据，不能计算出地球质量的是(　　) A.地球的半径及重力加速度(不考虑地球自转) B.人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期 C.月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离 D.地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离 D 2.宇航员在月球表面将一片羽毛和一个铁锤从同一高度由静止同时释放，二者几乎同时落地．若羽毛和铁锤是从高度为h处下落，经时间t落到月球表面．已知引力常量为G，月球的半径为R.求：(不考虑月球自转的影响) (1)月球表面的自由落体加速度大小g月； (2)月球的质量M； (3)月球的密度ρ. 3，科学家们在火星上发现了第一个液态水湖，这表明火星上很可能存在生命．美国的“洞察”号火星探测器曾在2018年11月降落到火星表面．假设该探测器在着陆火星前贴近火星表面运行一周用时为T，已知火星的半径为R1，地球的半径为R2，地球的质量为M，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，则火星的质量为(　　) A 4.科学家计划在2025年将首批宇航员送往火星进行考察。一质量为m的物体，假设在火星两极宇航员用弹簧测力计测得的读数为F1，在火星赤道上宇航员用同一个弹簧测力计测得的读数为F2，通过天文观测测得火星的自转角速度为ω，引力常量为G，将火星看成是质量分布均匀的球体，则火星的密度和半径分别为 答案　A $$