5模块1 专题4 万有引力定律的理解和应用-【备考最优解】2025版高考物理二轮专题复习教用课件

该高中物理高考复习课件聚焦“万有引力定律的理解和应用”专题，依据高考评价体系梳理了开普勒定律、万有引力定律应用、静止卫星与双星模型、卫星变轨四大核心考点，通过近三年35卷真题统计明确“万有引力定律应用”（29考）等高频考点分布，归纳椭圆轨道分析、黄金代换、双星模型计算等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题精讲+模型建构+素养落地”策略，如以2024安徽卷“鹊桥二号轨道问题”为例，用开普勒第三定律推导周期，培养运动和相互作用观念；通过双星模型“向心力等大反向”推理，深化科学思维。特设“变式训练”和“易错点警示”，助力学生掌握“高轨低速周期长”等结论，教师可据此实施系统性复习，提升备考效率。

专题四　万有引力定律的 理解和应用 二 轮 专 题 复 习 命题点1 1 命题点2 2 命题点3 3 内容 索引 命题点4 4 命题点1 PART 01 第一部分 命题点1　开普勒定律的理解和应用 近3年3卷3考 　　　(2024·安徽卷，T5)2024年3月20日，我国探月工程四期鹊桥二号中继星成功发射升空。当抵达距离月球表面某高度时，鹊桥二号开始进行近月制动，并顺利进入捕获轨道运行，如图所示，轨道的半长轴约为51 900 km。后经多次轨道调整，进入冻结轨道运行，轨道的半长轴约为9 900 km，周期约为24 h，则鹊桥二号在捕获轨道运行时(　　) A．周期约为144 h B．近月点的速度大于远月点的速度 C．近月点的速度小于在冻结轨道运行时近月点的速度 D．近月点的加速度大于在冻结轨道运行时近月点的加速度 √ 返回导航 二 轮 专 题 复 习 根据开普勒第二定律得，近月点的速度大于远月点的速度，B正确； 鹊桥二号在近月点从捕获轨道到冻结轨道进行近月制动，捕获轨道近月点的速度大于在冻结轨道运行时近月点的速度，C错误； 两轨道的近月点所受的万有引力相同，根据牛顿第二定律可知，鹊桥二号在捕获轨道运行时近月点的加速度等于在冻结轨道运行时近月点的加速度，D错误。 返回导航 二 轮 专 题 复 习 √ 返回导航 二 轮 专 题 复 习 返回导航 二 轮 专 题 复 习 命题点2 PART 02 第二部分 命题点2　万有引力定律的理解和应用 返回导航 二 轮 专 题 复 习 返回导航 二 轮 专 题 复 习 返回导航 二 轮 专 题 复 习 　　　(多选)(2024·河北卷，T8)2024年3月20日，鹊桥二号中继星成功发射升空，为嫦娥六号在月球背面的探月任务提供地月间中继通信。鹊桥二号采用周期为24 h的环月椭圆冻结轨道(如图)，近月点A距月心约为2.0 × 103 km，远月点B距月心约为1.8 × 104 km，CD为椭圆轨道的短轴，下列说法正确的是(　　) A．鹊桥二号从C经B到D的运动时间为12 h B．鹊桥二号在A、B两点的加速度大小之比约为81∶1 C．鹊桥二号在C、D两点的速度方向垂直于其与月心的连线 D．鹊桥二号在地球表面附近的发射速度大于7.9 km/s且小于11.2 km/s √ √ 返回导航 二 轮 专 题 复 习 [解析]　鹊桥二号围绕月球做椭圆运动，从A→C→B做减速运动，从B→D→A做加速运动，则从C→B→D的运动时间大于半个周期，即大于12 h，故A错误；      鹊桥二号速度方向应为轨迹的切线方向，则鹊桥二号在C、D两点的速度方向不可能垂直于其与月心的连线，故C错误； 鹊桥二号未脱离地球的束缚，故鹊桥二号的发射速度应大于地球的第一宇宙速度7.9 km/s，小于地球的第二宇宙速度11.2 km/s，故D正确。 返回导航 二 轮 专 题 复 习 命题视角：题目以“鹊桥二号采用周期为24 h的环月椭圆冻结轨道运动”为命题情境，主要考查了开普勒第二定律、万有引力定律的应用、发射速度和宇宙速度的理解等知识。 方法技巧：从A到C到B过程，鹊桥二号做减速曲线运动，受到月球引力的方向与速度方向不垂直。 返回导航 二 轮 专 题 复 习 √ √ 返回导航 二 轮 专 题 复 习 返回导航 二 轮 专 题 复 习 “背罩分离”后瞬间探测器所受重力对其做功的功率P＝m探g′v＝1 000 ×4×60 W＝240 kW，故D错误。 返回导航 二 轮 专 题 复 习 返回导航 二 轮 专 题 复 习 √ √ 返回导航 二 轮 专 题 复 习 返回导航 二 轮 专 题 复 习 命题视角：题目以“返回舱在绕月轨道上的运动”为命题情境，主要考查了万有引力定律的应用、圆周运动物理量间关系应用、卫星运行参量分析等知识。 方法技巧：关键是要建立“环绕模型”，应用圆周运动知识分析。 返回导航 二 轮 专 题 复 习 　　　(2024·新课标卷，T16)天文学家发现，在太阳系外的一颗红矮星有两颗行星绕其运行，其中行星GJ1002c的轨道近似为圆，轨道半径约为日地距离的0.07，周期约为0.06年，则这颗红矮星的质量约为太阳质量的(　　) A．0.001 B．0.1 C．10倍 D．1 000倍 √ 返回导航 二 轮 专 题 复 习 返回导航 二 轮 专 题 复 习 命题点3 PART 03 第三部分 命题点3　静止卫星　双星模型和多星模型 近3年1卷1考 1．地球静止卫星 返回导航 二 轮 专 题 复 习 返回导航 二 轮 专 题 复 习 返回导航 二 轮 专 题 复 习 　　　(多选)(2024·河南新乡市二模) 目前，北斗全球卫星导航系统已服务全球200多个国家和地区，正式进入服务全球的新时代。北斗卫星导航系统由多种类卫星组合而成，其中卫星A处于地球静止轨道，卫星B每天都会经过新乡市正上方，地球可看作质量分布均匀的球体，关于卫星A、B，下列说法正确的是(　　) A．卫星A一定位于赤道正上方 B．卫星B一定位于地球倾斜同步轨道上 C．两卫星的速度大小可能相等 D．两卫星的向心加速度大小可能相等 √ √ √ 返回导航 二 轮 专 题 复 习 [解析]　卫星A处于地球静止轨道，一定位于赤道正上方，A正确； 倾斜地球同步轨道卫星周期仍然是24小时，但轨道与赤道平面有夹角，如果某时刻在新乡正上方，则24小时后就又在新乡正上方，若卫星B的周期为地球自转周期的约数，则卫星B也会每天经过新乡市正上方，B错误； 若卫星B为地球倾斜同步卫星，则卫星A、B的速度大小相等，向心加速度大小也相等，C、D正确。 返回导航 二 轮 专 题 复 习 √ √ 返回导航 二 轮 专 题 复 习 返回导航 二 轮 专 题 复 习 √ √ 返回导航 二 轮 专 题 复 习 返回导航 二 轮 专 题 复 习 命题点4 PART 04 第四部分 命题点4　卫星变轨和能量问题   近3年2卷2考 1．由低轨变高轨，瞬时点火加速，稳定在高轨道上时速度较小、动能较小、机械能较大；由高轨变低轨，反之。 2．卫星经过两个轨道的相切点，加速度相等，外轨道的速度大于内轨道的速度。 返回导航 二 轮 专 题 复 习 　　　(2024·湖北卷，T4)太空碎片会对航天器带来危害。设空间站在地球附近沿逆时针方向做匀速圆周运动，如图中实线所示。为了避开碎片，空间站在P点向图中箭头所指径向方向极短时间喷射气体，使空间站获得一定的反冲速度，从而实现变轨。变轨后的轨道如图中虚线所示，其半长轴大于原轨道半径，则(　　) A．空间站变轨前、后在P点的加速度相同 B．空间站变轨后的运动周期比变轨前的小 C．空间站变轨后在P点的速度比变轨前的小 D．空间站变轨前的速度比变轨后在近地点的大 √ 返回导航 二 轮 专 题 复 习 [解析]　在P点变轨前后空间站所受到的万有引力不变，空间站变轨前、后在P点的加速度相同，故A正确； 因为变轨后其半长轴大于原轨道半径，空间站变轨后的运动周期比变轨前的大，故B错误； 变轨后在P点因反冲运动相当于瞬间获得竖直向下的速度，原水平向左的圆周运动速度不变，因此合速度变大，故C错误； 由于空间站变轨后在P点的速度比变轨前大，而比在近地点的速度小，则空间站变轨前的速度比变轨后在近地点的小，故D错误。 返回导航 二 轮 专 题 复 习 命题视角：题目以“空间站沿径向方向极短时间喷射气体实现变轨”为命题情境，主要考查了牛顿第二定律、开普勒第三定律、运动的合成、变轨的原理等知识。 方法技巧：要注意变轨前后的中心天体没有变化，变轨后在P点的速度变大了，同一轨道的机械能是守恒的。 返回导航 二 轮 专 题 复 习 【变式训练2】(2024·江西景德镇市质检)中国在西昌卫星发射中心成功发射“亚太九号”通信卫星，该卫星运行的轨道示意图如图所示，卫星先沿椭圆轨道1运行，近地点为Q，远地点为P。当卫星经过P点时点火加速，使卫星由椭圆轨道1转移到地球同步轨道2上运行，下列说法正确的是(　　) A．卫星在轨道1和轨道2上运动时的机械能相等 B．卫星在轨道1上运行经过P点的速度大于经过Q点的速度 C．卫星在轨道2上时处于超重状态 D．卫星在轨道1上运行经过P点的加速度等于在轨道2上运 行经过P点的加速度 √ 返回导航 二 轮 专 题 复 习 解析：卫星在轨道1上运行经过P点需点火加速进入轨道2，所以卫星在轨道2上运动时的机械能大于在轨道1上的机械能，A错误； P点是远地点，Q点是近地点，卫星在轨道1上运行经过P点的速度小于经过Q点的速度，B错误； 卫星在轨道2上时处于失重状态，C错误； 返回导航 二 轮 专 题 复 习 2．天体运行的基本规律 在地面附近静止 忽略自转：G＝mg，故GM＝gR2(黄金代换式) 考虑自转(自转角速度为ω0) 两极：G＝mg 赤道：G＝mg0＋mωR 卫星的发射 地球第一宇宙速度：v＝＝＝7.9 km/s (天体)卫星在圆轨道上运行 高轨低速周期长，低轨高速周期短 2．双星或多星模型 模型概述 两星在相互间万有引力的作用下都绕它们连线上的某一点做匀速圆周运动 特点 角速度 (周期) 相等 向心力 各自所需的向心力由彼此间的万有引力提供，＝m1ω2r1，＝m2ω2r2 特点 轨道半 径关系 (1)r1＋r2＝l (2)m1r1＝m2r2 总质量 m1＋m2＝ $