1万有引力与航天问题—人教版高考物理二轮复习课件(核心考点全概括)(共18张PPT)
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高中物理《万有引力与航天》PPT课件(新人教版)
3π 当卫星沿中心天体表面运行时，r＝R，则 ρ＝ GT2 .
(3)三种宇宙速度
①第一宇宙速度(环绕速度)：v1＝ 7.9 km/s ，是人造
地球卫星的最小 发射 速度，也是人造地球卫星绕地球 做圆周运动的 最大 速度．
②第二宇宙速度(脱离速度)：v2＝ 11.2 km/s ，是使
物体挣脱 地球 引力束缚的最小发射速度．
一、开普勒行星运动定律
定律
内容
开普勒 所有的行星围绕 太阳 运动的轨
第一定律 道都是 椭圆 ， 太阳 处在所有
(轨道定律) 椭圆的一个焦点上.
图示
定律
内容
对于每一个行星而言， 开普勒
太阳和行星的连线在 第二定律
相等的时间内扫过相 (面积定律)
等的面积.
所有行星的轨道的半 开普勒 长 轴 的三 次 方 跟公 转 第三定律 周 期 的二 次 方 的比 值 (周期定律) 都相等.RT23＝k.
图示
[特别提醒] (1)开普勒三定律虽然是根据行星绕太阳 的运动总结出来的，但也适用于卫星绕行星的运动．
(2)开普勒第三定律中的k是一个与运动天体无关的量，
只与中心天体有关．
二、万有引力定律 1．内容
自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大 小跟这两个物体的质量的 乘积 成正比，跟它们的 距离的二次方 成反比．
质点 间的距离．
4．万有引力定律在天体运动中的应用 (1)基本方法：把天体的运动看成 匀速圆周运动 ，所需向心
力由万有引力提供．
GMr2m＝mvr2＝mω2r＝m(2Tπ)2r＝m(2πf)2r.
(2)天体的质量 M、密度 ρ 的估算 测出卫星绕中心天体做匀速圆周运动的半径 r 和周期 T，
(3)三种宇宙速度
①第一宇宙速度(环绕速度)：v1＝ 7.9 km/s ，是人造
地球卫星的最小 发射 速度，也是人造地球卫星绕地球 做圆周运动的 最大 速度．
②第二宇宙速度(脱离速度)：v2＝ 11.2 km/s ，是使
物体挣脱 地球 引力束缚的最小发射速度．
一、开普勒行星运动定律
定律
内容
开普勒 所有的行星围绕 太阳 运动的轨
第一定律 道都是 椭圆 ， 太阳 处在所有
(轨道定律) 椭圆的一个焦点上.
图示
定律
内容
对于每一个行星而言， 开普勒
太阳和行星的连线在 第二定律
相等的时间内扫过相 (面积定律)
等的面积.
所有行星的轨道的半 开普勒 长 轴 的三 次 方 跟公 转 第三定律 周 期 的二 次 方 的比 值 (周期定律) 都相等.RT23＝k.
图示
[特别提醒] (1)开普勒三定律虽然是根据行星绕太阳 的运动总结出来的，但也适用于卫星绕行星的运动．
(2)开普勒第三定律中的k是一个与运动天体无关的量，
只与中心天体有关．
二、万有引力定律 1．内容
自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大 小跟这两个物体的质量的 乘积 成正比，跟它们的 距离的二次方 成反比．
质点 间的距离．
4．万有引力定律在天体运动中的应用 (1)基本方法：把天体的运动看成 匀速圆周运动 ，所需向心
力由万有引力提供．
GMr2m＝mvr2＝mω2r＝m(2Tπ)2r＝m(2πf)2r.
(2)天体的质量 M、密度 ρ 的估算 测出卫星绕中心天体做匀速圆周运动的半径 r 和周期 T，
人教版必修二第六章万有引力与航天章末复习(共26张PPT)
m12r1
m22r2。
4.双星问题的两个结论：
(1)运动半径：m1r1=m2r2，即某恒星的运动半径与其质量 成反比。
(2)质量之和：由于ω =
2， T
r1+r2=L，所以两恒星的质量
之和m1+m2=
42L3 GT2
。
【典例】宇宙中两个相距较近的天体称为“双星”，它们 以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，但两者不 会因万有引力的作用而吸引到一起。设两者的质量分别为 m1和m2，两者相距为L。求： (1)双星的轨道半径之比; (2)双星的线速度之比; (3)双星的角速度。
r
4 2 r 3
M GT 2
或
M
v2r G
或
M 2r3
G
练习4.月球绕地球运行的周期T=27.3天，
月球与地球的平均距离r=60R=3.84×108m，
求地球的质量。
解析：
G
Mm r2
m(
2
T
)2
r
M
4 2r 3
GT 2
M=6×1024kg
五、宇 宙 速 度
第三宇宙速度
16.7km/s
）3 （ T1 ＝ T2
）2 ＝4，则a1＝3
a2
4，故选
C.
二、太阳与行星间的引力F
F
m r2
G为比例系数，与太 阳、行星无关。
类 比 法
牛 三
F'
M r2
Mm F=G
r2
卡文迪许 扭称实验
G=6.67×10-11N·m2/kg2
方向：沿着太阳 与行星间的连线 。
练习2、两个行星的质量分别为m1和m2， 绕太阳运行的轨道半径分别是r1和r2，若 它们只受太阳引力的作用，那么这两个行
高中物理二轮复习课件 一轮复习人教版-万有引力与航天-
新的轨道稳定运行时由 v＝ GrM可知其运行速度比原轨道时减 小． (2)当卫星的速度逐渐减小时，GMr2m＞mvr2，即万有引力大于
所需要的向心力，卫星将做近心运动，轨道半径变小，当卫星进
入新的轨道稳定运行时由 v＝ GrM可知其运行速度比原轨道时
(1)先将卫星发送到近地轨道Ⅰ. (2)使其绕地球做匀速圆周运动，速率为 v1，变轨时在 P 点点 火加速，短时间内将速率由 v1 增加到 v2，使卫星进入椭圆形的转 移轨道Ⅱ. (3)卫星运行到远地点 Q 时的速率为 v3，此时进行第二次点火 加速，在短时间内将速率由 v3 增加到 v4，使卫星进入同步轨道Ⅲ， 绕地球做匀速圆周运动．
四星系A统．，四下颗列星说做法圆正周确运的动是的(轨C道D半) 径均为L2
B．四颗星做圆周运动的线速度均为 C．四颗星做圆周运动的周期均为 2π
B．G3Tπ2·g0g－0 g
3π C.GT2
D.G3Tπ2·gg0
3．过去几千年来，人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内，
行星“51 peg b”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕．“51 peg
b”绕其中心恒星做匀速圆周运动，周期约为 4 天，轨道半径约为
地球绕太阳运动半径的210.该中心恒星与太阳的质量比约为( B )
2．“多星”问题 (1)多颗行星在同一轨道绕同一点做匀速圆周运动，每颗行星 做匀速圆周运动所需的向心力由其它各个行星对该行星的万有引 力的合力提供． (2)每颗行星转动的方向相同，运行周期、角速度和线速度大 小相等．
1．(2017·广西玉林质检)经长期观测人们在宇宙中已经发现了 “双星系统”，“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成，每个
1．“双星”问题 (1)两颗恒星做匀速圆周运动所需的向心力是由它们之间的万 有引力提供的，故两恒星做匀速圆周运动的向心力大小相等． (2)两颗恒星均绕它们连线上的一点做匀速圆周运动，因此它 们的运行周期和角速度是相等的． (3)两颗恒星做匀速圆周运动的半径 r1 和 r2 与两行星间距 L 的 大小关系：r1＋r2＝L.
所需要的向心力，卫星将做近心运动，轨道半径变小，当卫星进
入新的轨道稳定运行时由 v＝ GrM可知其运行速度比原轨道时
(1)先将卫星发送到近地轨道Ⅰ. (2)使其绕地球做匀速圆周运动，速率为 v1，变轨时在 P 点点 火加速，短时间内将速率由 v1 增加到 v2，使卫星进入椭圆形的转 移轨道Ⅱ. (3)卫星运行到远地点 Q 时的速率为 v3，此时进行第二次点火 加速，在短时间内将速率由 v3 增加到 v4，使卫星进入同步轨道Ⅲ， 绕地球做匀速圆周运动．
四星系A统．，四下颗列星说做法圆正周确运的动是的(轨C道D半) 径均为L2
B．四颗星做圆周运动的线速度均为 C．四颗星做圆周运动的周期均为 2π
B．G3Tπ2·g0g－0 g
3π C.GT2
D.G3Tπ2·gg0
3．过去几千年来，人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内，
行星“51 peg b”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕．“51 peg
b”绕其中心恒星做匀速圆周运动，周期约为 4 天，轨道半径约为
地球绕太阳运动半径的210.该中心恒星与太阳的质量比约为( B )
2．“多星”问题 (1)多颗行星在同一轨道绕同一点做匀速圆周运动，每颗行星 做匀速圆周运动所需的向心力由其它各个行星对该行星的万有引 力的合力提供． (2)每颗行星转动的方向相同，运行周期、角速度和线速度大 小相等．
1．(2017·广西玉林质检)经长期观测人们在宇宙中已经发现了 “双星系统”，“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成，每个
1．“双星”问题 (1)两颗恒星做匀速圆周运动所需的向心力是由它们之间的万 有引力提供的，故两恒星做匀速圆周运动的向心力大小相等． (2)两颗恒星均绕它们连线上的一点做匀速圆周运动，因此它 们的运行周期和角速度是相等的． (3)两颗恒星做匀速圆周运动的半径 r1 和 r2 与两行星间距 L 的 大小关系：r1＋r2＝L.
新人教版物理必修二：第6章《万有引力与航天》章末整合课件(共20张PPT)
mg0＝GRM20m，GM＝g0R02.因此 F 万＝（Rm0R＋20gh0）2，B 项对；选 项 C 的特点是有 g0、ω0 两个量，两式 G 重＝mg，F 向＝mrω2 中的量统一到了一个表达式中，没有距离 h、R0 量，因此结 果中设法消去(R0＋h)一项． m(R0＋h)ω20＝（Rm0R＋20gh0）2，
高中物理·必修2·人教版
第6章万有引力与航天 章末整合
万
大
有
引
力
与
航
天
万 有 引 力 与 航 天
一、处理天体问题的基本思路及规律
1．天体问题的两步求解法 (1)建立一个模型：天体绕中心天体做匀速圆周运动，万有 引力提供向心力，即：F万＝F向． (2)写出两组式子：①GMr2 m＝mvr2＝mω2r＝m2Tπ2r＝ma； ②代换关系：天体表面GRM2m＝mg，空间轨道上GMr2 m＝ma.
受的万有引力小于所需要的向心力，即 GMRm21 ＜mRv221，而在圆 轨道时万有引力等于向心力，即 GMRm12 ＝mRv211，所以 v2＞v1； 同理，由于卫星在转移轨道上 Q 点做近心运动，可知 v3＜v4；
又由人造卫星的线速度 v＝
GM可知 r
v1＞v4，由以上所述可
知选项 D 正确；由于轨道半径 R1＜R2＜R3，因开普勒第三定
图1
A．“嫦娥二号”环月运行的周期比“嫦娥一号”大
B．“嫦娥二号”环月运行的线速度比“嫦娥一号”小
C．“嫦娥二号”环月运行的向心加速度比“嫦娥一号”大
D．“嫦娥二号”环月运行的向心力与“嫦娥一号”相等
答案 C
解析 根据万有引力提供向心力 GMr2m＝mvr2＝m4Tπ2 2r＝ma 可 得，v＝ GrM，T＝ 4GπM2r3，a＝GrM2 ，又嫦娥一号的轨道半 径大于嫦娥二号的，所以“嫦娥二号”环月运行的周期比“嫦
高中物理·必修2·人教版
第6章万有引力与航天 章末整合
万
大
有
引
力
与
航
天
万 有 引 力 与 航 天
一、处理天体问题的基本思路及规律
1．天体问题的两步求解法 (1)建立一个模型：天体绕中心天体做匀速圆周运动，万有 引力提供向心力，即：F万＝F向． (2)写出两组式子：①GMr2 m＝mvr2＝mω2r＝m2Tπ2r＝ma； ②代换关系：天体表面GRM2m＝mg，空间轨道上GMr2 m＝ma.
受的万有引力小于所需要的向心力，即 GMRm21 ＜mRv221，而在圆 轨道时万有引力等于向心力，即 GMRm12 ＝mRv211，所以 v2＞v1； 同理，由于卫星在转移轨道上 Q 点做近心运动，可知 v3＜v4；
又由人造卫星的线速度 v＝
GM可知 r
v1＞v4，由以上所述可
知选项 D 正确；由于轨道半径 R1＜R2＜R3，因开普勒第三定
图1
A．“嫦娥二号”环月运行的周期比“嫦娥一号”大
B．“嫦娥二号”环月运行的线速度比“嫦娥一号”小
C．“嫦娥二号”环月运行的向心加速度比“嫦娥一号”大
D．“嫦娥二号”环月运行的向心力与“嫦娥一号”相等
答案 C
解析 根据万有引力提供向心力 GMr2m＝mvr2＝m4Tπ2 2r＝ma 可 得，v＝ GrM，T＝ 4GπM2r3，a＝GrM2 ，又嫦娥一号的轨道半 径大于嫦娥二号的，所以“嫦娥二号”环月运行的周期比“嫦
新人教版必修二 第六章 万有引力与航天 复习课件(共35张PPT)
THE END 17、一个人如果不到最高峰，他就没有片刻的安宁，他也就不会感到生命的恬静和光荣。2021/3/172021/3/172021/3/172021/3/17
谢谢观看
V3=16.7km/s V2=11.2km/s
地球
V1=7.9km/s
11.2km/s>v>7.9km/s
四、同步卫星（通讯卫星）
1.特点：
①定周期（频率、转速）（与地 球自转的周期相同，即T=24h）
②定高度（到地面的距离相同， 即h=3.6×107m）
③定在赤道的正上方某点（相对 于地球静止）。
所有的行星围绕太阳运动的轨 道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的 一个焦点上。
1.地心说和日心说 2.开普勒三定律 ①开普勒第一定律 （轨道定律）
②开普勒第二定律 （面积定律）
对于每一个行星 而言，太阳和行星的 联线在相等的时间内 扫过相等的面积。
1.地心说和日心说 2.开普勒三定律 ①开普勒第一定律 （轨道定律）
(3)第二宇宙速度：当物体的速度大于或 等于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的引 力，不在绕地球运行。我们把这个速度叫 第二宇宙速度。达到第二宇宙速度的物体 还受到太阳的引力。
(4)第三宇宙速度：如果物体的速度等于或
大于16.7km/s，物体就摆脱了太阳引力的束 缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。我们把 这个速度叫第三宇宙速度。
3.卫星的超重和失重
9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2021/3/172021/3/17Wednesday, March 17, 2021
10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2021/3/172021/3/172021/3/173/17/2021 2:29:36 PM 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2021/3/172021/3/172021/3/17Mar-2117-Mar-21 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2021/3/172021/3/172021/3/17Wednesday, March 17, 2021 13、志不立，天下无可成之事。2021/3/172021/3/172021/3/172021/3/173/17/2021
人教版必修二物理 第六章 万有引力与航天复习(共28张PPT)
r2
GM = gR2
1、重力等于万有引力
两 条
mg
G
Mm R2
M gR2 G
基 黄金代换：GM＝gR 2
本 思 2、万有引力提供向心力
路G
Mm r2
ma向
m
v2 r
mr 2
mr( 2
T
)2
1、将物体在行星表面所受到的万有引力近似 看作等于物体的重力。
（1）、求重力加速度：
Mm
（C）同步卫星只能在赤道正上方，且到地心距离一定
（D）第一宇宙速度是卫星绕地做圆周运动的最小速度
“双星”问题
例3 在天体运动中，将两颗彼此距离较近的恒 星称为双星.它们围绕两球连线上的某一点做圆 周运动.由于两星间的引力而使它们在运动中距 离保持不变.已知两星质量分别为M1和M2，相 距L，求它们的角速度.
【例2】金星的半径是地球的0.95倍，质量为地球的 0.82倍，金星的第一宇宙速度是多大? 【解】
设地球半径为R，金星的半径为r=0.95R，地球
质量为m，金星质量m’=0.82m，地球的第一宇宙
速度为7.9km/s。金星的第一宇宙速度为v1，则：
G
m'm r2
m
v12 r
v1
Gm ' r
Gm ' 0.82Gm 0.82
（A）1/4倍,1/4倍 （B）1/2倍,1倍
（C）1倍,1/2倍 （D）2倍,4倍
例题2：
人造地球卫星内有一个质量是1kg的物体,挂在一个
弹簧秤上,这时弹簧秤的读数是( ).
(A)略小于9.8N
(B)等于9.8N
高考一轮物理复习课件人教必修二第四章第6节万有引力与航天二
【解析】 设地球半径为 R，太空站的轨道半径为 r， 太空站的高度为 h，离地面高 h 处的重力加速度为 g′， 该高度处的重力等于该处受到的万有引力即 mg′＝ GRM＋mh2，则 g′＝GR＋Mh2.太空站匀速圆周运动，万有 引力提供向心力，由牛顿第二定律 GRM＋mh2＝ma，a＝ GG＋Mh2，a＝g′，选项 A 正确；由 GMr2m＝mvr2得，即
(2)轨道平面一定：圆轨道平面与赤道面共面．静止 于赤道正上方．
(3)高度一定：由 GRM＋mh2＝m4Tπ22(R＋h)得地球同步
3 卫星离地面的高度 h＝
G4MπT2 2－R＝3.6×107 m.
2．双星问题 在宇宙中，相距较近且依靠它们之间的万有引力绕 同一点做圆周运动的两个天体，称为双星．如下图所示， 由于两星间的引力而使它们在运动中距离保持不变，星 体在万有引力提供向心力的情况下做圆周运动，具有以 下三个特点：
________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________
不同高度处的人造卫星在圆轨道上的运行速度 v＝ GMr ，其大小随半径的增大而减小．但是，由于在人造 地球卫星发射过程中火箭要克服地球引力做功，所以将 卫星发射到离地球越远的轨道，在地面上所需的发射速 度就越大．地球的第一宇宙速度 v＝7.9 km/s，既是发射 速度，也是环绕速度(运行速度)．因为这样的卫星绕地球 表面做圆周运动，不需要克服地球引力而减小速度．总 之，发射速度越大，运行速度越小．
高考物理二轮复习课件第四章万有引力与航天PPT
【解析】选D。题目未说明是同步卫星,故周期不一定是24 h,A错;b轨道的
卫星速度方向始终在变化,所以速度一定在变化,B错;c轨道是一个椭圆轨道,
由牛顿第二定律和万有引力公式,有
mM v2
G R2
m R
,化简得v2= G M
R
,故当卫星转动
时,若半径变化,则卫星速度也发生变化,C错;由万有引力公式F=
【解析】选B。卫星绕土星运动,土星的引力提供卫星做圆周运动的向心力,
设土星质量为M:
GRM2mm4T22 R ,解得M=
4 2R 3 GT2
。代入计算可得:
M= 43.142(1.2106103)3 kg=5×1026 kg,故B正确,A、C、D错误。
6.671011(16243600)2
【精练题组通关】 1.(2020·台州模拟)假设地球可视为质量均匀分布的球体,已知地球表面的重 力加速度在两极的大小为g0,在赤道的大小为g;地球自转的周期为T,引力常数 为G,则地球的密度为 ( )
A．3G(gT02g0g) C．G3T2
B．GT23(gg00g)
D．
3g0 GT2g
【解析】选B。在两极,引力等于重力,设地球半径为R,由万有引力定律可知:
GMm
R2
=mg0,在地球的赤道上:G
Mm R2
-mg=m ( 2 ) 2 R,地球的质量:M= 4
T
3
πR3ρ,
联立三式可得:ρ= 3g0 ,选项B正确。
四、经典时空观和相对论时空观 1.经典时空观:空间、时间是独立于物体及其运动而存在的。 2.相对论时空观:物体占有的空间以及物理过程、化学过程,甚至还有生命过 程的持续时间,都与它们的_运__动__状__态__有关。