新高考物理通用版總復(fù)習(xí)一輪課件專題四第4講萬有引力定律及其應(yīng)用

第4講萬有引力定律及其應(yīng)用一、開普勒三定律橢圓

1.開普勒第一定律：所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是________，太陽處在所有橢圓的一個焦點上. 2.開普勒第二定律：行星與太陽的連線在相同的時間內(nèi)____________相等.掃過的面積3.開普勒第三定律：所有行星的軌道的半長軸的三次方與___________________的比值都相等.公轉(zhuǎn)周期的二次方r2二、萬有引力定律質(zhì)量的乘積

1.內(nèi)容：自然界中任何兩個物體都是互相吸引的，引力的大小跟這兩個物體的____________成正比，跟它們的距離的二次方成反比.6.67×10－11N·m2/kg22.公式：F＝Gm1m2

，其中G＝____________________，叫引力常量，由英國物理學(xué)家卡文迪許利用扭秤裝置第一次測得. 3.適用條件：公式適用于______間的相互作用.均勻的球體也可視為質(zhì)量集中于球心的質(zhì)點，r是兩球心間的距離.

質(zhì)點三、三種宇宙速度三種宇宙速度.小大地球太陽靜止24h【基礎(chǔ)自測】1.判斷下列題目的正誤.(1)行星在橢圓軌道上運行速率是變化的，離太陽越遠，運行速率越大.()(2)牛頓總結(jié)了前人的科研成果，在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過研究得出了萬有引力定律.()(3)牛頓利用扭秤實驗裝置比較準確地測出了引力常量.()(4)第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的最小速度.(

)(5)若物體的速度大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度，則物體可繞太陽運行.()答案：(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√

2.據(jù)報道，研究人員從美國國家航天局“開普勒”望遠鏡發(fā)現(xiàn)的1235顆潛在類地行星中選出86顆，作為尋找外星生命蹤跡的觀測對象.關(guān)于這86顆可能棲息生命的類地行星的運動.以下說法正確的是()A.所有行星都繞太陽做勻速圓周運動B.所有行星都繞太陽做橢圓運動，且軌道都相同C.離太陽越近的行星，其公轉(zhuǎn)周期越小D.離太陽越遠的行星，其公轉(zhuǎn)周期越小

解析：所有的行星都繞太陽做橢圓運動，且軌道不同，故A、B錯誤；由開普勒第三定律知，離太陽越近的行星，公轉(zhuǎn)周期越小，故C正確，D錯誤.答案：C3.地球表面的平均重力加速度為g，地球半徑為R，引力常量為G，可估計地球的平均密度為()A.

3g4πRGB.

3g4πR2GC.

gRGD.

gRG2答案：A4.關(guān)于地球的第一宇宙速度，下列表述正確的是()A.第一宇宙速度又叫環(huán)繞速度B.第一宇宙速度又叫脫離速度C.第一宇宙速度跟地球的質(zhì)量無關(guān)D.第一宇宙速度跟地球的半徑無關(guān)

答案：A熱點1萬有引力與重力的關(guān)系

考向1研究星球自轉(zhuǎn)時，星球表面萬有引力與重力的關(guān)系

[熱點歸納]

地球?qū)ξ矬w的萬有引力F表現(xiàn)為兩個效果：一是重力mg，二是提供物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力F向，如圖4-4-1所示.圖4-4-1

【典題1】(2019

年山東濟南期末)某類地天體可視為質(zhì)量分布均勻的球體，由于自轉(zhuǎn)的原因，其表面“赤道”處的重力加速度為g1，“極點”處的重力加速度為g2，若已知自轉(zhuǎn)周期為T，則該天體的半徑為()答案：C考向2不研究星球自轉(zhuǎn)時，星球表面萬有引力與重力的關(guān)系

[熱點歸納]

【典題2】(2020

年山東卷)我國將在今年擇機執(zhí)行“天問1號”火星探測任務(wù).質(zhì)量為m的著陸器在著陸火星前，會在火星表面附近經(jīng)歷一個時長為t0、速度由v0

減速到零的過程.已知火星的質(zhì)量約為地球的0.1倍，半徑約為地球的0.5倍，地球表面的重力加速度大小為g，忽略火星大氣阻力.若該減速過程可視為一個豎直向下的勻減速直線運動，此過程中著陸器受到的制動力大小約為()

答案：B力常量為G，則飛船所在處的重力加速度大小為()答案：B考向4天體表面某深度處的重力加速度

【典題4】假設(shè)地球是一半徑為R、質(zhì)量分布均勻的球體.一礦井深度為d.已知質(zhì)量分布均勻的球殼對殼內(nèi)物體的引力為)零.礦井底部和地面處的重力加速度大小之比為(

圖D42答案：A熱點2天體質(zhì)量和密度的計算[熱點歸納]天體質(zhì)量和密度常用的估算方法.（續(xù)表）＝k(k>1)，科學(xué)家推測，在以兩星球球心連線為

【典題5】(2020年安徽蚌埠二模)2019年10月31日為“2019年國際暗物質(zhì)日”，當(dāng)天，中國錦屏實驗室和英國伯畢實驗室作為兩個世界著名暗物質(zhì)實驗室首次進行了公開互動.假設(shè)某一行星繞恒星中心轉(zhuǎn)動，行星轉(zhuǎn)動周期的理論值與實際觀測值之比T理論T觀測半徑的球體空間中均勻分布著暗物質(zhì)，設(shè)恒星質(zhì)量為M，據(jù)此)推測，暗物質(zhì)的質(zhì)量為(

答案：C方法技巧估算天體質(zhì)量和密度的“四點”注意：

(1)利用萬有引力提供天體圓周運動的向心力估算天體質(zhì)量時，估算的只是中心天體的質(zhì)量，而非環(huán)繞天體的質(zhì)量.

【遷移拓展】(2020年新課標Ⅱ卷)若一均勻球形星體的密度為ρ，引力常量為G，則在該星體表面附近沿圓軌道繞其運動的衛(wèi)星的周期是()答案：A熱點3宇宙速度的理解與計算

【典題6】(2020

年天津六校期末)人類歷史上第一張黑洞照片在前不久問世，讓眾人感嘆：“黑洞”我終于“看見”你了！事實上人類對外太空的探索從未停止，至今在多方面已取得了不少進展.假如人類發(fā)現(xiàn)了某X星球，為了進一步了解該星球，可以采用發(fā)射一顆探測衛(wèi)星到該星球上空進行探測的方式.若探測衛(wèi)星的軌道是圓形的，且貼近X星球表面.已知X星球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的81倍，其半徑約為地球半徑的4倍，地球的第一宇宙速度約為v1，則該探測衛(wèi)星繞X星球運行的速率為()v1v1v1v1

答案：B熱點4衛(wèi)星運行參量的四個分析2.地球衛(wèi)星的運行參數(shù).

【典題7】(多選，2020年江蘇卷)甲、乙兩顆人造衛(wèi)星質(zhì)量相等，均繞地球做圓周運動，甲的軌道半徑是乙的2倍.下列應(yīng)用公式進行的推論正確的有()

答案：CD“雙星”和“三星”模型分析1.“雙星”“三星”和“四星”模型.（續(xù)表）（續(xù)表）2.思維引導(dǎo).

【典題8】(多選，2018年新課標Ⅰ卷)2017年，人類第一次直接探測到來自雙中子星合并的引力波.根據(jù)科學(xué)家們復(fù)原的過程，在兩顆中子星合并前約100s時，它們相距約400km，繞二者連線上的某點每秒轉(zhuǎn)動12圈，將兩顆中子星都看作是質(zhì)量均勻分布的球體，由這些數(shù)據(jù)、萬有引力常量并利用牛頓力學(xué)知識，可以估算出這一時刻兩顆中子星()A.質(zhì)量之積C.速率之和B.質(zhì)量之和D.各自的自轉(zhuǎn)角速度

答案：BC