（通用版）2020高考物理大一輪復習 第4單元 曲線運動 萬有引力與航天 第12講 萬有引力與天體運動課件 新人教版

1、第12講PART 12 萬有引力與天體運動 教材知識梳理考點互動探究教師備用習題 一、開普勒三定律 1.開普勒第一定律:所有的行星繞太陽運動的軌道都是橢圓,太陽處在所有橢圓 的一個上. 2.開普勒第二定律:對于每一個行星而言,太陽和行星的連線在相等的時間內掃 過的相等. 3.開普勒第三定律:所有行星的軌道的的三次方跟的二 次方的比值都相等. 教材知識梳理 焦點 面積 半長軸 公轉周期 二、萬有引力定律 1.內容:自然界中任何兩個物體都互相吸引,引力的大小與物體的質量的乘積成 ,與它們之間距離的二次方成. 2.公式:(其中引力常量G=6.6710-11 Nm2/ kg2). 3.適用條件:公式適

2、用于質點之間以及均勻球體之間的相互作用,對均勻球體來 說,r是兩球心間的距離. 教材知識梳理 正比反比 教材知識梳理 勻速圓周 向心力 物體的重力 教材知識梳理 【辨別明理】 (1)牛頓利用扭秤實驗裝置比較準確地測出了引力常量.() (2)行星在橢圓軌道上運行速率是變化的,離太陽越遠,運行速率越小.() (3)近地衛(wèi)星距離地球最近,環(huán)繞速度最小.() (4)地球同步衛(wèi)星根據需要可以定點在北京正上空.() (5)極地衛(wèi)星通過地球兩極,且始終和地球某一經線平面重合.() (6)發(fā)射火星探測器的速度必須大于11.2 km/s.() 教材知識梳理 答案 (1)()(2)()(3)()(4)()(5)(

3、) (6)() 考點一萬有引力及其與重力的關系 考點互動探究 考點互動探究 答案 AC 考點互動探究 題根分析 1.萬有引力與重力的關系 地球對物體的萬有引力F表現為兩個效果:一是重力mg, 二是提供物體隨地球自轉的向心力F向,如圖12-1所示. 圖12-1 考點互動探究 考點互動探究 考點互動探究 變式網絡 考點互動探究 圖12-2 考點互動探究 答案 BD 考點互動探究 考點互動探究 答案 A 考點互動探究 考點互動探究 答案 B 考點二天體質量及密度的計算 考點互動探究 考點互動探究 考點互動探究 例2 2017北京卷 利用引力常量G和下列某一組數據,不能計算出地球質量的是 () A.地

4、球的半徑及重力加速度(不考慮地球自轉) B.人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做圓周運動的速度及周期 C.月球繞地球做圓周運動的周期及月球與地球間的距離 D.地球繞太陽做圓周運動的周期及地球與太陽間的距離 考點互動探究 答案 D 考點互動探究 考點互動探究 答案 C 考點互動探究 考點互動探究 答案 A 考點互動探究 要點總結 考點互動探究 考點三黑洞與多星系統(tǒng) 考點互動探究 1.雙星系統(tǒng) 系統(tǒng) 可視天體繞黑洞做圓周運 動 黑洞與可視天體構成 的雙星系統(tǒng) 兩顆可視天體構成的 雙星系統(tǒng) 圖示 向心力 的來源 黑洞對可視天體的萬有引 力 彼此給對方的萬有引 力 彼此給對方的萬有引 力 考點互動探究 例3 天

5、文學家們推測,超大質量黑洞由另外兩個超大質量黑洞融合時產生的引力 波推射出該星系核心區(qū)域.在變化過程中的某一階段,兩個黑洞逐漸融入到新合并 的星系中央并繞對方旋轉,這種富含能量的運動產生了引力波.假設在合并前,兩個 黑洞互相繞轉形成一個雙星系統(tǒng),如圖12-3所示,若黑洞A、B的總質量為1.31032 kg,球心間的距離為2105 m,產生的引力波周期和黑洞做圓周運動的周期相當,則 估算該引力波周期的數量級為(G=6.6710-11 Nm2/kg2)() A.10-1 s B.10-2 s C.10-3 s D.10-4 s 考點互動探究 圖12-3 考點互動探究 答案 C 變式題 2018江西

6、新余二模 天文觀測中觀測到有三顆星位于邊長為l的等邊三角 形三個頂點上,并沿等邊三角形的外接圓做周期為T的勻速圓周運動.已知引力常量 為G,不計其他星體對它們的影響,關于這個三星系統(tǒng),下列說法正確的是 () 考點互動探究 圖12-4 考點互動探究 答案 A 考點互動探究 要點總結 多星問題的解題技巧 (1)挖掘一個隱含條件:在圓周上運動的天體的角速度(或周期)相等. (2)重視向心力來源分析:雙星做勻速圓周運動的向心力由它們之間的萬有引力提 供,三星或多星做圓周運動的向心力往往是由多個星的萬有引力的合力提供. (3)區(qū)別兩個長度關系:圓周運動的軌道半徑和萬有引力公式中兩天體的距離是不 同的,不

7、能誤認為一樣. 教師備用習題 教師備用習題 答案 D 教師備用習題 2.美國在2016年2月11日宣布“探測到引力波的存在”.天文學家通過觀測雙星軌道 參數的變化來間接驗證引力波的存在,證實了GW150914是兩個黑洞并合的事 件.GW150914是一個質量為太陽質量的36倍的黑洞和一個質量為太陽質量的29倍 的黑洞并合事件.假設這兩個黑洞繞它們連線上的某點做圓周運動,且這兩個黑洞 的間距緩慢減小.若該黑洞系統(tǒng)在運動過程中各自質量不變且不受其他星系的影響, 則關于這兩個黑洞的運動,下列說法正確的是() A.這兩個黑洞運行的線速度大小始終相等 B.這兩個黑洞做圓周運動的向心加速度大小始終相等 C. 質量為太陽質量的36倍的黑洞和質量為