2027届高三物理一轮复习课件：第六章 万有引力与航天

该高中物理高考复习课件聚焦“万有引力与航天”专题，依据高考评价体系覆盖开普勒定律、万有引力定律及应用等核心考点，通过梳理卫星运动规律、中心天体质量密度计算等高频考点，归纳变轨问题、双星系统等常考题型，体现备考的针对性和实用性。 课件亮点在于“知识梳理+真题解析+模型建构”的备考策略，如以卫星变轨（例1）、双星系统（例5）为典型，运用科学推理推导“高轨低速大周期”规律，培养学生运动和相互作用观念及科学思维素养。通过挖去球体引力（例8）等难点突破，帮助学生掌握补偿法等解题技巧，教师可据此实施精准复习，提升冲刺效率。

第六章 万有引力与航天复习 1. 德国天文学家开普勒提出了开普勒三定律 （1）开普勒第一定律：各行星都在椭圆轨道上绕太阳运行，太阳处在椭圆的一个焦点上。 一、开普勒三大定律 开普勒（1571～1630年） （2）开普勒第二定律：行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等。 （3）开普勒第三定律：行星绕太阳运行的椭圆轨道半长轴a的三次方与公转周期T的二次方之比是一个常数，   1. 万有引力定律：自然界中任何两个物体都相互吸引，相互间引力的大小与物体质量的乘积成正比，与它们之间距离的二次方成反比。 2. 计算公式： 3. 适用条件： 二、万有引力定律 其中G为万有引力常数   任何两个物体（质点) 质量均匀分布的球体 4. 引力常量的测定 其中G为万有引力常数的数值： 卡文迪什在实验室利用重力扭称准确地得出引力常量G的数值。（微小量放大） 英国 卡文迪什 1731-1810 G = 6.67×10-11 N·m2/kg2 5. 月-地检验 假设：地球与月球间的作用力、地球对苹果的吸引力跟太阳与行星间的作用力是同一种力。 根据万有引力定律和牛顿第二定律：     同理：       已知月亮的轨道半径是地球半径的60倍   表明：地球对地面物体的引力与天体间的引力本质是同一种性质的力，遵循同一规律！ 牛顿当年知道的数据: 地球半径 R = 6.4×106 m 月地距离 r = 3.84×108 m 月球公转周期 T = 27.3 d   r 三、万有引力定律的应用     1. 处理方法： （1）在星球表面上： F引=G （星球不自转或自转很慢） （2）离开星球表面：F引=F向=G′         高轨低速大周期   3. 黄金代换公式 2. 运动规律 4. 求中心天体质量和密度 求中心天体质量和密度                             若r=R         5. 人造地球卫星 （1）地球同步卫星 等于地球自转的周期T=24h       轨道平面、周期、角速度、线速度、高度均一定 与赤道面共面 （2）卫星变轨 卫星若要降轨，先在原地降低速度，然后做向心运动，到达低轨道后，速度变得比原先要大 升轨 提升 高 低 离 物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫第一宇宙速度7.9km/s（最小的发射速度、最大的环绕速度） 。 若初速度超过第二宇宙速度11.2km/s，卫星就能完全摆脱地球引力的束缚，成为围绕太阳运行的“人造卫星”。 若初速度达到第三宇宙速度16.7km/s，卫星摆脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。 （3）三大宇宙速度 8 【例1】如图所示，卫星经历椭圆轨道I→椭圆轨道II→圆轨道III的变轨过程。Q为轨道I远火点，P为轨道I近火点,探测器在三个轨道运行时都经过P点。则探测器（ ） A. 沿轨道I运行至P点速度大于运行至Q点速度 B. 沿轨道II运行至P点的加速度大于沿轨道III运行至P点加速度 C. 沿轨道II运行的周期小于沿轨道III运行的周期 D. 从轨道I进入轨道II时需在P点处加速 A 9 【例2】如果航天员登上两个不同的星球M、N两星球的半径之比为2:1，在星球表面竖直上抛物体时，其上升的最大高度h与初速度平方v2的关系如图所示（不计空气阻力），M、N两星球的密度之比为（ ） A. 1:1 B. 1:4 C. 1:8 D. 1:16 B    BD   B 2026/8/6 12 【例5】双星系统 我们的银河系中的恒星大约四分之一是双星，有一种双星，质量分别为m1和m2的两个恒星，绕同一圆心做匀速圆周运动。它们之间的距离为r，不考虑其他星体的影响，两颗星的轨道半径和周期各是多少? 由两颗恒星组成，他们在各自的轨道上环绕着共同中心旋转，周期角速度相同。 【例6】在X星球表面宇航员做了一个实验：如图甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动，小球运动到最高点时，受到的弹力为F，速度大小为v，其F-v2图像如图乙所示。已知X星球的半径为R0，引力常量为G，不考虑星球自转，则下列说法正确的是 （ ） D   【例7】西昌卫星发射中心的火箭发射架上，有一待发射的卫星，它随地球自转的线速度为v1、加速度为a1；发射升空后在近地轨道上做匀速圆周运动，线速度为v2、加速度为a2；实施变轨后，使其在同步卫星轨道上做匀速圆周运动，运动的线速度为v3、加速度为a3。则v1、v2、v3的大小关系是 ，a1、a2、a3的大小关系是 。 【例8】一个质量为M均匀分布的球体半径为2r，在其内部挖去一个半径为r的球形空穴，其表面与球面相切，如图所示。已知挖去小球在球心和空穴中心连线上，距球心d=4r处有一质量为m2的质点，求剩余部分对m2的万有引力。   【例9】理论上已经证明：质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零。现假设地球是一半径为R、质量分布均匀的实心球体，O为球心，以O为原点建立坐标轴Ox，如图甲所示。一个质量一定的小物体（假设它能够在地球内部移动）在x轴上各位置受到的引力大小用F表示，则图乙所示的四个F随x的变化关系图正确的是（  ） O x 甲 R 乙 F F0 O R x F F0 O R x F F0 O R x F F0 O R x A B C D A 【例10】某球形行星“一昼夜”时间为T=6h，在该行星上用弹簧测力计称同一物体的重量，发现在其“赤道”上的读数比在其“南极”处小9%；若设想该行星自转速度加快，在其“赤道”上的物体会自动“飘浮”起来，求此时该行星的自转周期。 处理方法： 1. 在星球“赤道”上： F引=G+F向 在星球“南极”处：F引=G 2. 离开星球表面：F引=F向=G′ $