(江苏专版)高考物理总复习 第16讲 开普勒定律万有引力定律讲义-人教版高三全册物理试题

1、word第 开勒律万引定考情剖析考查内容开普勒行星运动定律、万有引力定律与其应用15 年16 年17 年考纲要求、T3选择，考查行星绕中央天体运动的规律T7选择，考查对开普勒行星运动定律的理解T6选择，考查卫星绕地球运转的规律考查年份理解、推理理解、分析综合理解、推理考查详情能力要求弱项清单,1.不能正确理解开普勒第二定律； 2混淆动能和总能量的概念；3不能将太阳系内的常见情景移到其他星系知识整合一、开普勒定律1开普勒第一定律又称轨道定1 / 10word2开普勒第二定律又称面积定3开普勒第三定律又称周期定该定律的数学表达式是_4普行星运动定律仅适用于行星适用于其他卫星的运动究星运动时，开普勒

2、第三定律中的常量 k 与 _ 有；研究月球、人造地球卫星运动时， k 与 _有关二、万有引力定律1万引力定律其学表达_万有引力定律的发现证了天体运动和地面上运动遵守共同的力学原理，实现了天地间力学的大综合，第一次揭示了自然界中 的一种根本相互作用规律2_实验证明了万引力的存在与正确性使万有引力定律可以定量计 算，引力常量 G6.6710/.3万有引力定律的应用计算中心天体的质量、密度假设一个近地卫(离地高度忽略，运动半径等于地球半径 R)的运行周期是 T.有：GMm 4mR 4 ，得地球质量_；由于地球的体积为 R，以计算地 R T 3球的密度为_然同样的道理可以根据某行星绕太阳的运动计算太阳

3、的质量方法技巧考点 1 开普勒定律的应用1普行星运动定律是对行绕太阳运动的总结践明确该定律也适应于其他环绕 天体，如月球或其他卫星绕行星运动2普第二定律与第三定律区别者示了同一行星在距太阳不同距离时运动的 快慢，后者揭示了不同行星运动快慢的规律【典型例题 1】 如关于行星绕太阳运动的说法中，正确的答案( )A所有行星都在同一椭圆轨道绕太阳运动B行星绕太阳运动时，太阳位行星轨道的中心处2 / 10wordC离太阳越近的行星运动周期长D所有行星轨道的半长轴的三方跟公转周期的二次方的比值都相等【典型例题 2】 (17 年江模)飞船沿半径为 R 的圆绕地球运动其期为 T.如果飞船要返回地面，可在轨道上

4、某点 处，速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆和地球外表在 相切，如下列图如果地球半径为 R ，求飞船由 A 点运动到 B 点所要的时间1.如图是行星 m 绕星 M 运的意图，如下说法正确的答案( )A速率最大点是 B 点B速率最小点是 C 点Cm 从 A 点动到 B 点减速运动Dm 从 A 点动到 B 点加速运动考点 2 天体质量和密度的计算1万有引力与重力的关系地球对物体的万有引力 F 表现两个效果一是重力 mg二提供物体随地球自转的向 心力 F ，下列图Mm(1)在赤道上：G mg mR.R3 / 10R V 4 4GRwordR V 4 4GRMm(2)在

5、两极上：G mg .RMm(3)在一般位置：万有引力 G 等于重力 mg 与心力 的矢量和 越靠近南北两极 g 值大，由于物体随地球自转所需的向心力较小，常认为万有引力近 GMm似等于重力，即 mg.R2星体外表上的重力加速度(1)在地球外表附近的重力加速 g(考虑地球自)：mM GMmg ， gR R(2)在地球上空距离地心 rRh 处重力加速度为 gGMm GMmg ， gR Rhg Rh所以 .g R3天体质量和密度的计算(1)利用天体外表的重力加速度 和天体半径 R.Mm gR由于 G mg，故天体质量 M ，R GM M 3g天体密度 .3(2)通过观察卫星绕天体做匀速周运动的周期

6、T 轨道半径 r.Mm 4 4r由万有引力等于向心力，即 G m r得出中心天体质量 M ；r T GT假设天体半径 R，如此天体的平均密度M M 3r ；V 4 GTRR3假设天体的卫星在天体外表附近环绕天体运动认其轨道半径 r 等天体半径 R，3如此天体密度 .可见，只测出卫星环绕天体外表运动的周期 T，可估算出中心天GT体的密度【典型例题 3】 一星绕恒星做圆周运动天文观测可得其行周期为 T速为 v，力常量为 G，如此如下关式错误的答案( )4 / 10wordvTA恒星的质量为2G4vB行星的质量为GTvTC行星运动的轨道半径为22vD行星运动的加速度为T【典型例题 4】 年城模)近年

7、来，人类发射了多枚火星探测器，对火星进展科学探究，为将来人类登上火星、开发和利用火星资源奠定了坚实的根底如果火星探测器环绕火星做“近地匀速圆周运动，并测得该探测器运动的周期为 T，如此火星的平均密度 的表达式为k 是一常)( )kA kTTCkTkGT2.(17 年城期中2016 年 9 月 15 日天宫二号空间实验室由长征二号FT 火发射升空这意味着，中国成功发射了真正意义上的空间实验室，即实现了载人航天工程“三步走战略的第二.10 月 19 日晨神舟十一号载人飞船与“天宫二号实施自动交会对接，近似把对接后一起运行看作以速度 v 地球的匀速圆周运动，运行轨道距地面 高度为 h，地球的半径为

8、R.求：(1)“天宫二号绕地球运转的速度；(2)“天宫二号在轨道上运行周期；(3)地球外表上的重力加速度的算表达式当堂检测 1.在力学理论建立过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献关于科学 家和他们的贡献，如下说法中不正确的答案( )A伽利略首先将实验事实和逻推(括数学推)和谐地结合起来 B笛卡儿对牛顿第一定律的建做出了贡献5 / 10L wordL C开普勒通过研究行星观测记，发现了行星运动三大定律D牛顿总结出了万有引力定律用实验测出了引力常量2娥一号和“嫦娥二号颗月球探测卫星，它们绕月的圆形轨道距月球外表分别约为 200 和 100 km当它们在绕月轨道上运行时，两者相比“嫦娥二号 ) A周

9、期较小 B周期一样C向心加速度一样 向心加速度较小3行星指适宜人类存的行星国家航天航空局 2011 年 2 月 2 日宣，开普勒太空望远镜经过一年多的探寻发现了 54 颗“宜居行星能存在支持生命的条件假设有一颗“宜居行星，其质量为地球的 a ，半径为地球的 b 倍如此该行星卫星 的最大环绕速度是地球卫星最大环绕速度( )A. ab倍 .a倍bC.b倍 . aba倍4多项选)在圆轨道运动的质量为 人造地球卫星到面的距离等于地球半径 R，面上的重力加速度为 g，( )A卫星运动的速度为 2gRB卫星运动的周期为 42RggC卫星运动的加速度为2mRgD卫星的动能为45多项选)假设宇航员在月球外表附

10、近自高 处初速度 v 水抛出一个小球，测出小球的水平射程为 L.月球半为 有引力常量为 G.此如下说法正确的答案是( )2hvA月球外表的重力加速度 g 2hRvB月球的质量 m GL2C月球的自转周期 Tv3hvD月球的平均密度2GL6 / 10word7 / 10 4 T T 2 . . word 4 T T 2 . . 第 讲 开勒定律 万 引力定律知识整合根底自测a一、3. 4.阳质量 地球质量Tm m 二、1.r2.卡文迪许扭秤4 33 GT 方法技巧典型例题 1D 【解析】 由普勒行星运动定律可知所有行星轨道都是椭圆，太a阳位于一个焦点上，行星在椭圆轨道上运动的周期 半长轴 a 满

11、足 (常)，对于同T一中心天体k 不变，故 A、C 都错误D 确典型例题 2)2R【解析】 飞沿椭圆轨道返回面题图可知飞船由 A 点到 B 所需要的时间刚好是沿图中整个椭圆运动周期的一半，椭圆轨道的半长轴为 的周期为 T2，设飞船沿椭圆轨道运动 R 2 根据开普勒第三定律有 .解得 RR2)R2所以飞船由 A 点到 点需要的间为T R ) t 2 4TRR2变式训练 1C 【解析】 由普勒第二定律知，行星与恒星的连线在相等的时间内扫过的面积相等； 点近地点，速率最大，B 点远地点，速率最小，A、B 错； 由A 点到 B 点的程中，离恒星 M 的距离越来越远所以 的率越来越小 确，D 错2 典型

12、例题 3B 【析】 因 ，以 r ，选项 C 正确；结合万有引力T 28 / 10( ) r 2 word( ) r 2 Mm v T定律公式 G ，可解得恒星的质量 ，项 A 正确；不知行星和恒星之间的万 r r 2 2有引力的大小，所以行星的质量无法计算，选项 错误；行星的加速度 a ，选项r D 正Mm 4 4典型例题 4D 【析】 由万有引力定律知 m ，联立 M rr T 33，解得 ，3为一常，设为 k故 正GT变式训练 2(1) v ； Rv 2R) (2) (3)() 【解析】 (1)rr R 2 2(R)(2)由 得 ；v Mm(3)在地球外表，有 G mgrMm 在距地面高 h 处， G mR Rhv化简得 g() .R当堂检测1Mm 4 2 【析】 由有引力充当向心力知 F r 可： ， T GM“嫦娥二号的距月球外表越近，周期越小，故 A 正， 误； ，“嫦娥二号的T距月球外表越近，向心加速度越大，故 、D 错误3 【析】 由 GM，可知 正确Mm 4 8R4 【解析】 根 G m2R v ，2 2R T 2