2020高考物理大一轮复习第12讲万有引力与天体运动学案无答案新人教版

1、第12讲万有引力与天体运动 一、开普勒三定律. . 太阳处在所有椭圆的一个上开普勒第一定律:所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,1. . 太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的相等开普勒第二定律:对于每一个行星而言2,. . 所有行星的轨道的的三次方跟的二次方的比值都相等开普勒第三定律:3 二、万有引力定律.与它们之间,引力的大小与物体的质量的乘积成:自然界中任何两个物体都互相吸引1,内容. 距离的二次方成-2211. .G=./ 公式:(其中引力常量kg6)6710Nm2r.是两球对均匀球体来说3,适用条件:公式适用于质点之间以及均匀球体之间的相互作用,. 心间的距离 三、天体运动问题的分析.

2、 . 运动学分析:1将天体或卫星的运动看成运动.: 2动力学分析2r=mr. =G=maF=m=m 由万有引力提供(1),即n向gG=mg为星球表面的重力加速(2)即,(在星球表面附近的物体所受的万有引力近似等于. 度) 【辨别明理】.() 牛顿利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量(1). 运行速率越小,离太阳越远,行星在椭圆轨道上运行速率是变化的(2)() . 环绕速度最小() (3)近地卫星距离地球最近,. 地球同步卫星根据需要可以定点在北京正上空() (4). ,且始终和地球某一经线平面重合() (5)极地卫星通过地球两极. 2km/s发射火星探测器的速度必须大于11() (6) 考

3、点一万有引力及其与重力的关系R.半径为但仍可近似看作质量分布均匀的球体,)例1(多选设宇宙中某一小行星自转较快,弹簧测力计,第一次在极点处,宇航员用弹簧测力计称量一个相对自己静止的小物体的重量=.F=FF假设第三次在赤道平面内深度为;第二次在赤道处,弹簧测力计的读数为的读数为210RF示,;第四次在距星表高度为处绕行星做匀速圆周运动的人造卫星中的隧道底部,示数为3.F() 已知均匀球壳对壳内物体的引力为零,数为则以下判断正确的是4 =.F.F AB33=.F.F 0DC44 题根分析. 1万有引力与重力的关系FFmg二是提供物体随地球自转的向心力表现为两个效果一是重力地球对物体的万有引力,:.

4、- 所示12,如图1向 -1 12图2R.G=mg+m 在赤道处:(1)1.G=mg (2)在两极处:2.mgFG 与向心力(3)在一般位置:万有引力的矢量和等于重力向.g常认为万有引力近似值越大,越靠近南、北两极,由于物体随地球自转所需的向心力较小G=mg. 等于重力,即.) 以地球为例星体表面及上空的重力加速度2(g): 不考虑地球自转(1)在地球表面附近的重力加速度mg=Gg=. ,得r=R+hg: 处的重力加速度(2)在地球上空距离地心mg=Gg=, ,得=. 所以 变式网络 -212火箭载着宇宙探测器飞向某行星,火箭内平台上还放有测试仪器,如图)变式题1(多选g.为地面附近的重力加速

5、火箭从地面起飞时,以加速度竖直向上做匀加速直线运动所示(0R此时,已知地球半径为),升到某一高度时测试仪器对平台的压力刚好是起飞时压力的度gh() 则火箭离地面的高度为,所在位置重力加速度为, -2 12图.g=.g= AB.h=R.h= CDRd.已知质量分布均匀一矿井深度为、质量分布均匀的球体变式题2假设地球是一半径为,的球壳对壳内物体的引力为零,则矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为 () .-.+ AB11. CD.已知地球表面的重力加速度在两极的大小为3假设地球可视为质量均匀分布的球体变式题ggTG,则地球的密度为 ,引力常量为,在赤道的大小为() ,地球自转的周期为0. A. B

6、. C. D 考点二天体质量及密度的计算 星绕中心天体做匀速圆周运动求中心天体的质量(行)(1)利用卫计算天体的质量和密度问题的关键是明确中心天体对它的卫星(或行星)的引力就是卫星(或.G=mrM=R为中心天体的半径,若;行星)绕中心天体做匀速圆周运动的向心力由,解得R=r=.由上式可知,只要用实验方法测出卫星(或行星)为近地卫星,则,有做圆周运动的半rTM.若再知道中心天体的半径,就可以算出中心天体的质量径则可算出中心天及运行周期,. 体的密度gRM=. 可得天体质量,(2)利用天体表面的重力加速度和天体半径天体密度,G和下列某一组数据,不能计算出地球质量的是 () 利用引力常量北京卷例22

7、017.) 不考虑地球自转(地球的半径及重力加速度A.人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期 B.月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离 C.地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离 D.进一步获取月球的相关数据,1我国成功地进行了“嫦娥三号”的发射和落月任务变式题ts,卫星的路程为卫星与月球中心该卫星在月球上空绕月球做匀速圆周运动时,经过时间,GR,则可推知月球密度的表达式是引力常量为 () ,月球半径为连线扫过的角度是弧度,. BA. DCrT,地球半径,运动周期为卫星绕地球做匀速圆周运动变式题2已知“慧眼”,其轨道半径为RG,则下列说法正确的是,引力常量为为 ()

8、.“慧眼”卫星的向心加速度大小为 A.地球的质量大小为 B.地球表面的重力加速度大小为 C.地球的平均密度大小为 D 要点总结两个等首先要掌握基本方法(天体质量和密度的估算问题是高考命题热点,解答此类问题时,其次是记住),由万有引力提供向心力;式:天体表面物体受到的重力近似等于万有引力Tr可得中心天体的质量和周期,常见问题的结论,主要分两种情况:(1)利用卫星的轨道半径=.Rr=R=M=(2)时,并据此进一步得到该天体的密度(为中心天体的半径),尤其注意当=.RgM= ,天体密度可得天体质量利用天体表面的重力加速度和天体半径, 考点三黑洞与多星系统. 1双星系统 可视天体绕黑洞做圆黑洞与可视天

9、体构成的双两颗可视天体构成的双星系统 系统 星系统 周运动 图示 向心 力黑洞对可视天体的万 彼此给对方的万有引力 彼此给对方的万有引力 有引力的来 源. 2多星系统直线等间正三角形三星系统(三星系统( 系统 四星系统) 距排列排列) 图示 向心力另外两星球对其万有另外两星球对其万有 另外三星球对其万有引力的合力 引力的合力 引力的合力 的来源 超大质量黑洞由另外两个超大质量黑洞融合时产生的引力波推射出该3例天文学家们推测,.两个黑洞逐渐融入到新合并的星系中央并绕对方在变化过程中的某一阶段星系核心区域,.两个黑洞互相绕转形成一个双星系假设在合并前,旋转,这种富含能量的运动产生了引力波32B.A

10、- 310kg,球心间若黑洞123所示,、的总质量为1如图统,5则估算该引力波周期的产生的引力波周期和黑洞做圆周运动的周期相当的距离为210m,-2211.G=() ) /kgmN10676(数量级为 -3 图12-4321.s AsD10sB10sC1010l的等边三角形三个顶天文观测中观测到有三颗星位于边长为变式题2018江西新余二模G.T不计其他星已知引力常量为的匀速圆周运动,点上,并沿等边三角形的外接圆做周期为() 体对它们的影响,关于这个三星系统,下列说法正确的是 -4 12图. A它们两两之间的万有引力大小为. 其中一颗星的质量为B. C三颗星的质量可能不相等. 它们的线速度大小均为D 要点总结 多星问题的解