新教科版第4章第4講萬有引力定律及其應(yīng)用課件（31張）

第4講萬有引力定律及其應(yīng)用第四章內(nèi)容索引0102強基礎(chǔ)固本增分研考點精準(zhǔn)突破強基礎(chǔ)固本增分一、開普勒行星運動定律1.開普勒第一定律:所有行星繞太陽運動的軌道都是

橢圓

,太陽處在橢圓的一個焦點上。

通常按圓軌道處理2.開普勒第二定律:對任意一個行星來說,它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的

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

跟它的公轉(zhuǎn)周期的

二次方

的比值都相等。

易錯辨析·判一判(1)所有行星繞太陽運行的軌道都是橢圓。(

√

)(2)行星在橢圓軌道上運行的速率是變化的,離太陽越遠(yuǎn),運行速率越大。(

×

)二、萬有引力定律

2.適用條件:只適用于

質(zhì)點

間的相互作用。

3.理解(1)兩

質(zhì)量

分布均勻的球體間的相互作用,也可用本定律來計算,其中r為兩球心間的距離。

(2)一個質(zhì)量分布均勻的球體和球外一個質(zhì)點間的萬有引力的計算也適用,其中r為質(zhì)點到球心的距離。易錯辨析·判一判(3)只要知道兩個物體的質(zhì)量和兩個物體之間的距離,就可以由F=G

計算物體間的萬有引力。(

×

)(4)兩物體間的距離趨近于零時,萬有引力趨近于無窮大。(

×

)(5)牛頓經(jīng)過研究得出了萬有引力定律,并且利用扭秤比較準(zhǔn)確地測出了引力常量。(

×

)教材情境·想一想根據(jù)人教版教材必修第二冊P53“拓展學(xué)習(xí)”——引力常量的測量,想一想:卡文迪什利用扭秤實驗測量引力常量主要采用了什么方法?提示

微小量放大法。研考點精準(zhǔn)突破考點一開普勒定律的理解及應(yīng)用(自主探究)對點演練1.某衛(wèi)星繞地球運動的橢圓軌道如圖所示,F1和F2為橢圓的焦點。衛(wèi)星由A經(jīng)B到C的過程中,衛(wèi)星的速度逐漸增大,且路程AB與路程BC相等。已知衛(wèi)星由A運動到B、由B運動到C的過程中,衛(wèi)星與地心的連線掃過的面積分別為S1和S2。下列說法正確的是(

)A.地球位于焦點F1處B.S1一定大于S2C.衛(wèi)星由A運動到C,加速度減小D.衛(wèi)星由A運動到C,引力勢能增加答案

B解析

衛(wèi)星由A到C,速度增大,表明衛(wèi)星向近地點運動,地球應(yīng)位于焦點F2處,A項錯誤;衛(wèi)星繞地球運動的過程中,相同時間內(nèi)掃過的面積相同,但經(jīng)過BC段所用時間短,因而S2要小于S1,B項正確;由A到C,衛(wèi)星離地球越來越近,引力越來越大,加速度越來越大,C項錯誤;衛(wèi)星由A運動到C,速度增大,引力做了正功,引力勢能減少,D項錯誤。2.(2022湖北武漢模擬)北京冬奧會開幕式二十四節(jié)氣倒計時驚艷全球,地球沿橢圓軌道繞太陽運行所處不同位置對應(yīng)的節(jié)氣如圖所示,下列說法正確的是(

)A.夏至?xí)r地球的運行速度最大答案

C解析

由開普勒第二定律可知,地球在近日點運行速度最大,在遠(yuǎn)日點速度最小,夏至?xí)r地球在遠(yuǎn)日點,運行速度最小,A錯誤;根據(jù)對稱性可知,從冬至到夏至的運行時間為地球公轉(zhuǎn)周期的一半,由開普勒第二定律可知,從冬至到春分的運行速度大于從春分到夏至的運行速度,故從冬至到春分的運行時間小于地球公轉(zhuǎn)周期的

,B錯誤;地球和火星都是繞太陽運行的行星,由開普勒第一定律可知太陽既在地球公轉(zhuǎn)軌道的焦點上,也在火星公轉(zhuǎn)軌道的焦點上,C正確;若用a代表橢圓軌道的半長軸,T代表公轉(zhuǎn)周期,由開普勒第三定律可知,所有繞太陽運行的行星軌道半長軸的三次方與公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等,即

=k,地球和火星都是繞太陽運行的行星,對應(yīng)的k值相同,D錯誤?？键c二萬有引力定律的理解和應(yīng)用(自主探究)1.萬有引力與重力的關(guān)系地球?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',如圖所示。(1)在赤道上:2.星體表面上的重力加速度(1)在地球表面附近的重力加速度g(不考慮地球自轉(zhuǎn)):3.萬有引力的“兩個推論”推論1:在勻質(zhì)球殼的空腔內(nèi)任意位置處,質(zhì)點受到球殼的萬有引力的合力為零,即∑F引=0。對點演練3.(2023廣東中山模擬)截至2021年12月,被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)已取得一系列重大科學(xué)成果,發(fā)現(xiàn)脈沖星數(shù)量超過500顆。脈沖星就是旋轉(zhuǎn)的中子星,某中子星的質(zhì)量是太陽質(zhì)量的20倍,自轉(zhuǎn)周期為0.01s,半徑是地球繞太陽運動的軌道半徑的

。已知地球繞太陽做勻速圓周運動的向心加速度約為6.0×10-3m/s2,則該中子星兩極表面的重力加速度大小約為(

).0×108m/s2.0×1010m/s2.2×1011m/s2.0×1013m/s2答案

C4.(2023江蘇南通調(diào)研改編)若地球半徑為R,把地球看作質(zhì)量分布均勻的球體,已知質(zhì)量分布均勻的球殼對球內(nèi)任一質(zhì)點的萬有引力為零。天宮一號軌道距離地面高度為h,所在處的重力加速度為g1;蛟龍?zhí)栂聺撋疃葹閐,所在處的重力加速度為g2;地表處重力加速度為g,不計地球自轉(zhuǎn)影響,下列關(guān)系式正確的是(

)答案

C考點三天體質(zhì)量和密度的估算(師生共研)天體質(zhì)量和密度常用的估算方法

典例.(多選)若已知引力常量為G,地球表面處的重力加速度為g,地球半徑為R,地球上一個晝夜的時間為T1(地球自轉(zhuǎn)周期),一年的時間為T2(地球公轉(zhuǎn)周期),地球中心到月球中心的距離為L1,地球中心到太陽中心的距離為L2。下列說法正確的是(

)思維點撥

求解地球的質(zhì)量和密度,可根據(jù)萬有引力等于重力來求;太陽的質(zhì)量可根據(jù)地球繞太陽轉(zhuǎn)動求解。答案

BD素養(yǎng)提升

求解天體質(zhì)量和密度時的三點注意(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。(2)注意區(qū)別中心天體半徑R和衛(wèi)星軌道半徑r,只有在天體表面附近的衛(wèi)星才有r≈R;計算中心天體密度時,V=πR3中的R只能是中心天體的半徑。(3)天體質(zhì)量估算中常有隱含條件,如地球的自轉(zhuǎn)周期為24

h,公轉(zhuǎn)周期為365天等。對點演練5.(2023四川內(nèi)江模擬)登月艙在離月球表面112km的高空圓軌道上環(huán)繞月球做勻速圓周運動,運動周期為120.5min,月球的半徑約為1.7×103km,不考慮地球?qū)Φ窃屡摰淖饔昧?引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2,則月球質(zhì)量約為(

).7×1022

.7×1023

kg.7×1024

.7×1025

kg答案

A6.(多選)嫦娥五號探測器繞月球做勻速圓周運動時,軌道半徑為r,速度大小為v。已知月球半徑為R,引力常量為G,忽略月球自轉(zhuǎn)的影響。下列選項正確的是(

)答案

BD7.(2023山東淄博模擬)圖甲是某天文臺展示的每隔2h拍攝的某行星及其衛(wèi)星的照片。小齊同學(xué)取向左為正方向,在圖甲照片上用刻度尺測得行星球心與衛(wèi)星之間的距離L如圖乙所示。已知該衛(wèi)星圍繞行星做勻速圓周運動,在圖甲照片上測得行星的直徑為2cm,已知引力常量為G=6.67×10-11N·m2/kg2。下列說法正確的是(

)A.該行星的近地衛(wèi)星的環(huán)繞周期為