第三章万有引力定律 单元复习课件-2026-2027学年高一下学期物理粤教版必修第二册

该高中物理课件系统梳理了天体运动的核心知识，涵盖开普勒定律、万有引力定律、天体质量与密度计算、宇宙速度、卫星运动参量分析及双星问题等内容，通过“定律-公式推导-应用实例”的逻辑脉络，构建起从基础规律到实际问题解决的完整知识网络。 其亮点在于注重科学思维的培养，通过北京冬奥会节气情境题、卡西尼号探测器轨道计算等实例，引导学生运用模型建构和科学推理分析问题，如“黄金代换公式”推导与变轨过程参量比较等分层练习，兼顾不同水平学生需求。这种设计既巩固知识又提升解决实际问题的能力，为教师提供系统复习框架，增强教学针对性。

必修一第三章复习 1、开普勒第一定律(椭圆轨道定律) 所有的行星分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动,太阳处在这些椭圆的一个焦点上. 二、开普勒定律 2、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相等的面积。 二、开普勒定律 开普勒第三定律(周期定律) 所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等. r：表示半长轴 T：表示公转周期 k是一个对所有行星都相同的常数（k的大小与行星无关，只与中心天体的质量有关；中心天体不同k不同）。 二、开普勒定律 2022年2月4日北京冬奥会开幕式以二十四节气为倒计时，最后定格于立春节气，惊艳全球，二十四节气代表着地球在公转轨道上的二十四个不同的位置。从天体物理学可知，地球沿椭圆轨道绕太阳运动所处如图所示的四个位置分别对应我国的四个节气，以下关于地球的运行正确的说法是 A.冬至时地球公转速度最小 B.从夏至到秋分的时间大于地球公转周期的 四分之一 C.地球做匀速率椭圆轨道运动 D.地球绕太阳运行方向是顺时针方向(正对纸面) 例1 √ 因为地球在近日点最快，远日点最慢，冬至时地球在近日点，所以冬至时地球公转速度最大，故A错误； 因为地球在近日点最快，远日点最慢，地球从夏至到秋分的时间大于地球公转的周期的四分之一，故B正确； 地球绕太阳做椭圆轨道运动，不是匀速率，地球在近日点最快，远日点最慢，故C错误； 一年四季的顺序是春夏秋冬，所以地球绕太阳运行方向是逆时针方向(正对纸面)，故D错误。 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_____上，引力的大小与物体的 成正比、与它们之间_________________成反比。 2.表达式：F=_________，其中G叫作引力常量。 3.引力常量 牛顿得出了万有引力与物体质量及它们之间距离的关系，但没有测出引力常量G的值。 英国物理学家 通过实验推算出引力常量G的值。通常取G= ______________N·m2/kg2。 质量m1和m2的乘积 连线 距离r的二次方 卡文迪许 6.67×10-11 3.引力常量实验（放大法） 2.由于物体随地球自转所需的向心力很小，常认为万有引力近似等于重 力，即mg=________。 < 三 > 天体质量和密度的计算 1.卡文迪许在实验室测出了引力常量G的值，他称自己的实验是“称量地球的质量”。 (1)他“称量”的依据是什么？ 答案　若忽略地球自转的影响，在地球表面上物体受到的重力等于地球对物体的万有引力。 (2)若已知地球表面重力加速度g，地球半径R，引力常量G，求地球的质量和密度。 2.如果知道地球绕太阳的公转周期T，地球与太阳中心间距r，引力常量G，能求出太阳的质量吗？如果能，请写出表达式。 提炼·总结 计算中心天体质量的两种方法 1.重力加速度法 已知中心天体的半径R和中心天体表面的重力加速度g，以及引力常量G， 根据物体的重力近似等于中心天体对物体的万有引力，有 ， 解得中心天体质量为M= 。 如图是卡西尼号探测器经过长达7年的“艰苦”旅行，进入绕土星飞行的轨道。若卡西尼号探测器在半径为R的土星上空距土星表面高度为h的圆形轨道上绕土星飞行，环绕n周飞行时间为t，已知引力常量为G。求： (1)土星质量m土； 例3 (2)土星平均密度ρ。 拓展　若卡西尼号探测器绕土星表面运行时，环绕周期为T'，则土星的密度为多大？ < 一 > 天体运动参量的分析与计算 an ω2r 慢 gR2 gR2 如图所示，在同一平面不同轨道上的三颗质量相同的人造地球卫星均绕地球做匀速圆周运动。关于各物理量的关系，下列说法不正确的是 A.线速度大小vA>vB>vC B.周期TA>TB>TC C.向心加速度大小aA>aB>aC D.角速度ωA>ωB>ωC 例1 √ 宇宙速度 一 要点归纳 1.第一宇宙速度 (1)定义：航天器在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，叫作第一宇宙速度，又叫环绕速度。 (2)大小：v=7.9 km/s。 (3)意义：是航天器成为卫星的最小发射速度；是卫星的最大环绕速度。 2.第二宇宙速度： v= 11.2 km/s 飞行器离开地球的速度， 又叫逃逸速度。 3.第三宇宙速度： v= 16.7 km/s 脱离太阳系的速度， 又叫脱离速度。 讨论与交流 1.以下太空探索实践中需要的发射速度是多少？ ①“嫦娥”奔月中卫星的发射速度应该大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度。 ② “天问一号”的发射速度应该大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度。 ③无人外太阳系空间探测器的发射速度应该大于第三宇宙速度。 ①“嫦娥”奔月　　 ②“天问”探火　 ③无人外太阳系空间探测器 讨论与交流 2.不同天体的第一宇宙速度相同吗？第一宇宙速度的大小由哪些因素决定？ 例题 √ (2)地球同步卫星：位于地面上方高度约36 000km处，周期与地球自转周期相同。其中一种的轨道平面与赤道平面成0度角，运动方向与地球自转方向相同，因其相对地面静止，也称静止卫星 如图所示是一张人造地球卫星轨道示意图，其中圆轨道a、c、d的圆心均与地心重合，a与赤道平面重合，b与某一纬线圈共面，c与某一经线圈共面。下列说法正确的是 A.a、b、c、d都有可能是卫星的轨道 B.轨道a上卫星的线速度大于7.9 km/s C.轨道c上卫星的运行周期可能与地球自转周期相同 D.仅根据轨道d上卫星的轨道半径、角速度和引力常量，不能求出地球 质量 例3 √ (2024·广东省实验中学高一期中)如图所示，A是地球的静止轨道卫星，B是地球的近地卫星，C是地面上的物体，A、B、C质量相等，均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动，则 A.A、B、C三者所受地球的万有引力FB>FC>FA B.A、B、C三者的周期TA=TC>TB C.A、B、C三者运行的线速度vA>vB>vC D.A、B、C三者的向心加速度aC>aA>aB 例4 √ < 一 > 卫星的变轨和对接 提炼·总结 1.变轨过程 (1)为了节省能量，在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆轨道Ⅰ上，如图所示。 (2)在A点(近地点)点火 (选填“加”或“减”)速，由于速度变 ，万有引力不足以提供卫星在轨道Ⅰ上做圆周运动所需的向心力，卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ。 (3)在B点(远地点)再次点火 (选填“加”或“减”)速进入圆轨道Ⅲ。 加 大 加 > > 增大 小 > 小于 (2023·扬州市高一期中)2021年5月15日，我国发射的“天问一号”火星探测器成功着陆于火星。如图所示，“天问一号”被火星捕获之后，需要在近火星点P变速，进入环绕火星的椭圆轨道。下列说法中正确的是 A.“天问一号”发射时的速度必须大于第一宇宙 速度小于第二宇宙速度 B.“天问一号”由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，需要在P点 减速 C.“天问一号”在轨道Ⅰ上的运行周期小于在轨道Ⅱ上的运行周期 D.“天问一号”在轨道Ⅰ上经过P点时的加速度大于在轨道Ⅱ上经过P点 时的加速度 例1 √ 如图为飞船运动过程的示意图。飞船先进入圆轨道1做匀速圆周运动，再经椭圆轨道2，最终进入圆轨道3完成对接任务。椭圆轨道2分别与轨道1、轨道3相切于A点、B点。则飞船 A.在轨道1的运行周期大于在轨道3的运行周期 B.在轨道2运动过程中，经过A点时的速率比B点大 C.在轨道2运动过程中，经过A点时的加速度比B点小 D.从轨道2进入轨道3时需要在B点处减速 例2 √ 4.(多选)(2024·湛江市高一期末)探月工程中，“嫦娥三号”探测器的发射过程可以简化如图，卫星由地面发射后，进入地月转移轨道，经过P点时变轨进入距离月球表面100公里的圆形轨道1，在轨道1上经过Q点时变轨进入椭圆轨道2，轨道2与月球表面相切于M点，月球车在M点着陆月球。下列说法正确的是 A.“嫦娥三号”在轨道1上的速度比月球的第一宇宙速度小 B.“嫦娥三号”在轨道1上经过Q点时的速度大于在轨道2上 经过Q点时的速度 C.“嫦娥三号”在轨道1上的运动周期比在轨道2上的小 D.“嫦娥三号”在轨道1上经过Q点时的加速度大于在轨道 2上经过Q点时的加速度 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 < 二 > 双星问题 1.双星模型 (1)如图所示，宇宙中有相距较近、质量相差不大的两个星球，它们离其他星球都较远，其他星球对它们的万有引力可以忽略不计。在这种情况下，它们将围绕其连线上的某一固定点做周期相同的匀速圆周运动，通常，我们把这样的两个星球称为“双星”。 相等 两个靠得很近的天体，离其他天体非常遥远，它们以其连线上某一点O为圆心各自做匀速圆周运动，两者的距离保持不变，科学家把这样的两个天体称为“双星”，如图所示。已知双星的质量分别为m1和m2，它们之间的距离为L，引力常量为G，求双星的运行轨道半径r1和r2及运行周期T。 例3 答案　见解析 Lavf59.27.100 $