2025届高考物理一轮复习课件：万有引力定律及应用（第1课时）

万有引力定律及应用 、、 一轮复习 人教版（2019） 一、考情分析 考情分析 试题情境 生活实践类 地球不同纬度重力加速度的比较 学习探究类 开普勒第三定律的应用，利用“重力加速度法”、“环绕法”计算天体的质量和密度，卫星运动参量的分析与计算，人造卫星，宇宙速度，天体的“追及”问题，卫星的变轨和对接问题，双星或多星模型 2020年 2021年 2022年 2023年 2024年 二、考点总结与提升 学习目标　 1.了解开普勒三定律内容，会用开普勒第三定律进行相关计算。 2.理解万有引力定律的内容，知道适用范围。 3.掌握计算天体质量和密度的方法。 第一部分 开普勒行星运动定律 天圆地方 远古 140 托勒密 地心说 1543 哥白尼 日心说 1546 第谷 出生 1600 开普勒 任第谷助手 1609 开普勒 第一定律 第二定律 开普勒（德国） 第 谷（丹麦） 毕生的精心观测记录 ↓ 20年潜心研究 ↓ 一段探索的历程 1619 开普勒 第三定律 回扣教材：P46-P48 开普勒行星运动规律 定律 内容 图示或公式 开普勒第一定律(轨道定律) 所有行星绕太阳运动的轨道都是 ，太阳处在 的一个焦点上 开普勒第二定律(面积定律) 对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的 相等 开普勒第三定律(周期定律) 所有行星轨道的半长轴的 跟它的公转周期的 的比都相等 [知识固本] 椭圆 椭圆 面积 三次方 二次方 开普勒行星运动规律 [深入思考] 已知同一行星在轨道的两个位置的速度：近日点速度大小为v1，远日点速度大小为v2，近日点距太阳距离为r1，远日点距太阳距离为r2。 (1)v1与v2大小什么关系？ (2)试推导r1v1＝v2r2。 开普勒行星运动规律 长期以来“卡戎星(Charon)”被认为是冥王星唯一的卫星，它的公转轨道半径r1＝19600km，公转周期T1＝6.39天。2006年3月，天文学家新发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗的公转轨道半径r2＝48000 km，则它的公转周期T2最接近于(　　) A．15天  B．25天   C．35天   D．45天 近似计算可以使题目更加简单！ 开普勒行星运动规律 [考向洞察] B ①行星运动近似圆处理。 ②开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳运转，对于卫星绕行星运转，也遵循类似的运动规律。 ③比例系数k与 有关，与行星或卫星质量无关，是个常量，但不是恒量，在不同的星系中，k值 。 [知识提升] 开普勒行星运动规律 中心天体质量 不相同 第二部分 万有引力定律 [知识固本] 万有引力定律 万有引力定律的内容： 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 成正比、与它们之间 成反比。即F ＝ ，G为引力常量，通常取G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，由物理学家卡文迪什测定。 物体的质量m1和m2的乘积 距离r的二次方 万有引力定律 [典型例题]1、有一质量为M、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m的质点。现从球体中挖去半径为0.5R的小球体，如图3所示，引力常量为G，则剩余部分对m的万有引力为(　　) A. B. C. D. “挖补法”求解万有引力 A [知识提升] 万有引力定律 万有引力定律的适用条件 ①公式适用于 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 间的距离。 质点 两球心 [典型例题]2、2020年9月，我国明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标。人类社会的快速进步使得碳排放量不断增加，这导致温室效应加剧，地球南北两极的生态环境遭到一定的破坏。一头质量为m的北极熊在失去家园后，被运送到了位于赤道上的北极熊馆加以照料，它在北极和馆内的重力差为ΔF。已知地球自转周期为T。根据以上信息，可求出地球的半径为(　　) A. B. C. D. 万有引力与重力的关系 A （2）重力的方向： ①赤道与两极指向          ； ②其它位置与水平面垂直或竖直向下，但不指向         。 [知识提升] 万有引力与重力的关系 ①在赤道上：＝             ②在两极上：＝        ③在一般位置：万有引力等于重力mg与向心力F向的矢量和。 越靠近南北两极g值          ，由于物体随地球自转所需的向心力较小，常认为万有引力近似等于重力。 越大 地心 地心 自转模型 （1）地球对物体的万有引力F表现为两个效果： 重力mg 提供物体随地球自转的向心力F向 思考讨论：两极和赤道上的重力加速度如何表示？天上和地下呢？ r R 重力加速度 [典型例题]3、近几年来，我国生产的“蛟龙号”下潜突破7000 m大关，我国的北斗导航系统也进入紧密的组网阶段。已知质量分布均匀的球壳对壳内任一质点的万有引力为零，将地球看成半径为R、质量分布均匀的球体，北斗导航系统中的一颗卫星的轨道距离地面的高度为h，“蛟龙号”下潜的深度为d，则该卫星所在处的重力加速度与“蛟龙号”所在处的重力加速度的大小之比为(　　) A. B. C. D. C [知识提升] 球体内部万有引力的两个有用推论 (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ΣF引＝0。 重力加速度 (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F＝。 [知识提升] 重力加速度 地下 地面 天上 两极或不计自转 赤道 gd = = g极 = g赤=   gh = = g r 0 r R 第三部分 天体质量和密度的计算 天体质量和密度的计算 天体质量和密度的计算 [典型例题]4、我国是第三个对火星探测并将探测器着陆火星的国家，探测器在环绕火星表面飞行时周期是T。火星表面气体非常稀薄可近似认为真空，在火星表面附近以初速度v0水平抛出一个物体，测得抛出点距火星表面高度为h，落到火星表面时物体的水平位移为x，已知引力常量为G，下列说法正确的是(　　) A.火星表面重力加速度大小是 B.火星的半径是 C.火星的质量是 D.火星的密度是 C 天体质量和密度的计算 [知识提升] 1.若卫星绕天体表面运行，可认为轨道半径r等于天体半径R，则天体密度ρ= 2.只能计算出中心天体的质量和密度。 万有引力定律及应用 [考向洞察] 将一质量为m的物体分别放在地球的南、北两极点时，该物体的重力均为mg0；将该物体放在地球赤道上时，该物体的重力为mg. 假设地球可视为质量均匀分布的球体，半径为R，已知引力常量为G，则由以上信息可得出(　　) A.g0小于g B.地球的质量为 C.地球自转的角速度为ω＝ D.地球的平均密度为 C 课堂小结 THANKS THANKS $$