2021届高考物理一轮复习专题：第4讲万有引力定律及其应用课件

2021高考物理一轮复习第4章曲线运动万有引力与航天专题六天体运动的“四类热点”问题课件202103

是“神舟十号”宇宙飞船(周期约 90 min)，丙是地球的同步卫星，它们运行的轨道示意图如图所示，
＝mrv2可得：an＝GrM2 ，v＝
GM r
所以
它们都绕地心做匀速圆周运动。下列有关说法中正确的是( ) A．它们运动的向心加速度大小关系是 a 乙>a 丙>a 甲
a 乙>a 丙，v 乙>v 丙，B 错；又因为甲和丙的角速度相同，由 an＝ω2r 可得，a 丙>a 甲，故 a 乙>a 丙>a 甲，A 对；甲是赤道上
答案： A
星的质量为 m，则 F 合＝2Fcos 30°＝ 3lG2 m2。
考点二近地卫星、赤道上物体及同步卫星的运行问题
1．近近地地卫卫星星、、同同步步卫卫星星和近和赤地赤道道卫上上星随随地地球球自自转的物同体步的卫比星较
赤道上随地球自转的物体
如图如向所图心示所力，示a，为a近为地近卫地万星卫有，星引半，力径半为径为r1；r1b；为b 同为步同万卫步有星卫引，星力半，径半为径为r2；r2；万有引力的一个分力
转变为椭圆轨道运动或在较大半径转变为椭圆轨道运动或在较小半径
圆轨道上运动
圆轨道上运动
变轨结果新圆轨道上运动的速率比原轨道的新圆轨道上运动的速率比原轨道的
小，周期比原轨道的大
大，周期比原轨道的小
动能减小、势能增大、机械能增大动能增大、势能减小、机械能减小
2.变轨的两种情况
考点三卫星(航天器)的变轨及对接问题
等于等边三角形外接圆的半径，即 r＝ 33l。根据题意可知其中任意两颗星对第三颗星的合力指向圆心，所以任意两颗星对第三颗星的万有引力等大，由于任意两颗星到第三颗星的距离相同，故任意两颗星的质量相同，所以三颗星的质量一定相同，设每颗

高考物理一轮总复习第四章第4讲万有引力定律及其应用配套课件新人教版

（6）若物体的发射速度大于第二宇宙速度，小于第三宇宙速
度，则物体可以绕太阳运行。( )
（7）在狭义相对论中，物体的质量也不会随物体的速度的变
化而变化。( )
第七页，共45页。
分析：自然界中任何两个物体之间都存在万有引力，大到天
体，小到微观粒子之间都有万有引力，（1）错；万有引力定
律个的物公体式不能看F 作G适质MR用点m2 于，两则个万质有点引之力间定的律相不互适作用用，，（如2）果错两；当
第二页，共45页。
2.公式 F卡=文G迪m许r1m2扭2 秤，实其验中(Gs为hí引yà力n)常测量定，。G=6.67×10-11 N·m2/kg2，由 3.适用条件两个_质__点__(_z_h_ì_d的iǎn相)之互间作用。
（1）质量分两布球均心匀(q的iú球xī体n间) 的相互作用，也可用本定律来计算，其中r为间_________的距离。
第九页，共45页。
拓展
考点 1 天体质量和密度的估算(ɡū suàn)
(tuò
zhǎn)
【考点解读】
延伸
1.自力更生法
利用天体表面的重力加速度g和天体半径R。
（1）由 Mm （2）天体G密R度2
mg
得天体质量
M gR2 。 G
M V
M 4 R3
3g 。 4GR
3
第十页，共45页。
2.借助外援法
第十三页，共45页。
【解析(jiě xī)】选B。由N=mgg，N得，
故选MB。 mv4 ,
m
G据MRm2 m和g
GN
G
MRm2得
m
v2 R
第十四页，共45页。
【总结提升】解决天体圆周运动问题的两条思路 (1)在中心天体表面或附近而又不涉及中心天体自转运动时，万有引力等于(děngyú)重力，即 G Mm，整mg理得GM=gR2，称为黄金代换。 (g表示天体表面的重力加速R2度) (2)天体运动的向心力来源于天体之间的万有引力，即

高考物理一轮复习第四章曲线运动万有引力与航天第4讲万有引力定律及其应用课件新人教版

mg＝GRM2m M＝ρ·43πR3
ρ＝4π3GgR
－
[典例] (多选)公元 2100 年，航天员准备登陆木星，为了更准确了解木星的一些信息，到木星之前做一些科学实验，当到达与木星表面相对静止时，航天员对木星表面发射一束激光，经过时间 t，收到激光传回的信号，测得相邻两次看到日出的时间间隔是 T，测得航天员所在航天器的速度为 v，已知引力常量 G，激光的速度为 c，则( )
解析：地球与卫星之间的距离应为地心与卫星之间的距离，选项 A 错误，B 正确；两颗相邻卫星与地球球心的连线互成 120° 角，间距为 3r，代入数据得，两颗卫星之间引力大小为G3mr22，选项 C 正确；三颗卫星对地球引力的合力为零，选项 D 错误．答案：BC
2．[重力加速度的计算] 科幻大片《星际穿越》是基于知名理论物理学家基普·索恩的黑洞理论，加入人物和相关情节改编而成的．电影中的黑洞花费三十名研究人员将近一年的时间，用数千台计算机精确模拟才得以实现，让我们看到了迄今最真实的黑洞模样．若某黑洞的半径 R 约为 45 km，质量 M 和半径 R 的关系满足MR ＝2cG2 (其中 c＝3×108 m/s，G 为引力常量)，则该黑洞表面的重力加速度大约为( ) A．108 m/s2 B．1010 m/s2 C．1012 m/s2 D．1014 m/s2
第四章曲线运动万有引力与航天第4讲万有引力定律及其应用
C目录 ONTENTS
[考纲解读] [基础知识•自主梳理] [高频考点•分类突破] [跟踪检测•巩固提升] 5 [课时作业]
[考纲解读]
1．掌握开普勒定律的基本内容、公式及应用． 2.理解万有引力及万有引力定律的公式． 3.会利用万有引力定律估算天体质量或密度．

2021届新高考物理一轮复习课件：5.1万有引力定律及其应用

mv2 A. GN
Nv2 C.Gm
mv4 B. GN
Nv4 D.Gm
【答案】 B
34
9．一艘宇宙飞船绕一个不知名的、半径为 R 的行星表面飞行，环绕一周飞
行时间为 T。求该行星的质量和平均密度。
【解析】设宇宙飞船的质量为 m，行星的质量为 M，根据万有引力提供的
向心力，则有 GMRm2 ＝m2Tπ2R；可得 M＝4Gπ2TR23；该行星的体积 V＝43πR3，所以
() A．8.1×1010 kg
B．7.4×1013 kg
C．5.4×1019 kg
D．7.4×1022 kg
11
【解析】由 GRM＋mh2＝m(R＋h)2Tπ2，解得月球的质量 M＝4π2(R＋h)3/GT2，代入数据得 M＝7.4×1022 kg，选项 D 正确。
【答案】 D
12
课堂练习
轴之比为( )
A．2∶1
B．4∶1
C．8∶1
D．1∶4
【答案】 B
16
4．设太阳质量为 M，某行星绕太阳公转周期为 T，轨道可视作半径为 r 的
圆。已知万有引力常量为 G，则描述该行星运动的上述物理量满足( )
A．GM＝4πT22r3 C．GM＝4πT23r2
B．GM＝4πT22r2 D．GM＝4Tπ2r3
4．对于多数大行星来说，它们的运动轨道很接近圆，因此在中学阶段，可以把开普勒定律简化，认为行星绕太阳做匀速圆周运动。行星的轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。这样做使处理问题的方法大为简化，而得到的结果与行星的实际运动情况相差并不大。
5
5．万有引力定律：宇宙间的一切物体都相互吸引的，引力的大小与物体的质量 m1 和 m2 的乘积成正比，与它们之间距离 r 的二次方成反比。

高考物理一轮复习第4章第4节万有引力与航天课件高三全册物理课件

的重力加速度 g0 的比值。解析：由 GMRm2 ＝mg 得地球及月球表面的重力加速度分别为 g0
＝GRM20 、g＝GRm2 ，所以gg0＝MmRR202＝38.612＝0.16。
答案：0.16
12/13/2021
第二十七页，共七十四页。
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考法 3 天体质量或密度的估算
5．(多选)要计算地球的质量，除已知的一些常识性数据外还需知道某些数据，下列给出的各组数据中，可以计算出地球质量的是( )
12/13/2021
第二十二页，共七十四页。
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考法 1 万有引力定律的简单应用
1．已知两个质点相距为 r 时，它们之间的万有引力大小为 F。
若只将它们之间的距离变为 2r，则它们之间的万有引力大小为( )
A．4F
B．2F
1 C.4F
1 D.2F
C [由 F＝Gmr1m2 2可知，当距离为 2r 时，万有引力为14F，选项
火星的半径，设探测器绕火星运行的轨道半径为 r，根据 v＝2Tπr可得 r＝v2Tπ，
v3T 又GMr2m＝mvr2，得 M＝2vπ3TG，选项 A 错误；火星的平均密度 ρ＝MV ＝234ππGr3＝G3Tπ2，
Gv3T
选项
B
正确；火星表面的重力加速度大小
g
火＝GrM2 ＝
2πG r2
＝2Tπv，选项
B [开普勒在前人观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，与牛顿定律无联系，选项 A 错误，选项 B 正确；开普勒总结出了行星运动的规律，但没有找出行星按照这些规律运动的原因，选项 C 错误；牛顿发现了万有引力定律，选项 D 错误。]
12/13/2021
第八页，共七十四页。

高考物理一轮复习第四章第4节万有引力定律及其应用课件

ρ=GT 2 R 3
当 r=R 时
3
ρ= 2
GMm
mg= R 2
4
M=3ρπR3
3g
ρ=4GR
GT
备注
利用近
地卫星
只需测
出其运
行周期
2.计算中心天体的质量、密度时的两点区别
(1)天体半径和卫星的轨道半径
通常把天体看成一个球体,天体的半径指的是球体的半径。卫星的轨道半
径指的是卫星围绕天体做圆周运动的圆的半径。卫星的轨道半径大于等
有以下特点
(1)轨道平面一定:轨道平面与赤道平面
(2)周期一定:与地球自转周期相同
共面。
,即T= 24 h
(3)角速度一定:与地球自转的角速度相同

4π2
(4)高度一定:根据 G 2 =m 2 r

得,r=
3
。
。
GMT2
4
=4.23×
10
42
h=r-R≈6R(为恒量 35 786 km)。
球公转周期),地球中心到月球中心的距离为L1,地球中心到太阳中心的距
离为L2。下列说法正确的是(
2
A.地球的质量 m 地=
4π2 2 3
B.太阳的质量 m 太=
4π2 1 2
C.月球的质量 m 月=
1
)
2
D.地球的密度
2 2
3
ρ 地=
4π
答案BD
地
2
=mg,则 m 地= ,故 A 错
于天体的半径。
(2)自转周期和公转周期
自转周期是指天体绕自身某轴线运动一周所用的时间,
公转周期是指卫星绕中心天体做圆周运动一周所用

2021版高考物理一轮复习第四章抛体运动与圆周运动万有引力与航天3圆周运动及其应用课件

【典例·通法悟道】【典例2】 (多选)如图所示,两个质量均为 m 的小木块a和b(可视为质点)放在水平圆盘上,a与转轴 OO′的距离为l,b 与转轴的距离为2l。木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍,重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动,用ω表示圆盘转动的角速度,下列说法正确的是( )
3
命题点三竖直面内的圆周运动【要点·融会贯通】 1.轻绳模型:如图所示,轻绳系的小球或在轨道内侧运动的小球,在最高点时的临界状态为恰好不受拉力或轨道压力,只受重力,由mg=m v2 ,得v= gr 。
r
在最高点时:
(1)v= gr 时,拉力或压力为零。 (2)v> gr 时,物体受向下的拉力或压力,并且随速度的增大而增大。 (3)v< gr 时,物体不能到达最高点。(实际上球未到最高点就脱离了轨道) 即绳类模型中小球在最高点的临界速度为v临= gr 。
当b开始滑动时,由牛顿第二定律可得kmg=m 2b ·2l,可得ωb=
kg ,选项C正
2l
确;当a开始滑动时,由牛顿第二定律可得kmg=m a2 l,可得ωa= kg ,而转盘的
l
角速度 2kg < kg ,小木块a未发生滑动,其所需的向心力由静摩擦力来提供,
3l
l
由牛顿第二定律可得f=mω2l= 2 kmg,选项D错误。
A.b一定比a先开始滑动
B.a、b所受的摩擦力始终相等
C.ω= kg 是b开始滑动的临界角速度
2l
D.当ω= 2kg 时,a所受摩擦力的大小为kmg
3l
【题眼点拨】(1)小木块a和b在相对圆盘滑动之前具有相同的角速度。
(2)小木块恰好滑动时,最大静摩擦力提供向心力。

通用版2021版高考物理大一轮复习精品课件：第4章曲线运动万有引力与航天(4课时)

(5)船的实际运动即为船的合运动，其轨迹与水流速度和船在静
水中的速度有关。
(√ )
(6)船头指向的运动方向为船在静水中的速度方向。
(√ )
16
2．(人教版必修 2P6“演示实验”改编)如图所示，水平桌面上一小铁球沿直线运动。若在铁球运动的正前方 A 处或旁边 B 处放一块磁铁，下列关于小球运动的说法正确的是( )
Ⅱ T14：万有引力与图象 Ⅱ 卷Ⅲ·T15：卫星运行 Ⅰ 参数的比较 Ⅰ
5
高考(全国卷)三年命题情况对照分
考点内容
要求
析
命题分析
运动的合成与分解
Ⅱ
抛体运动
Ⅱ 1.题型以选择题居多，计算题较少。
匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度 Ⅰ 2.高频考点：运动的合成与分解、
平抛运动、圆周运动、万有引力与
Ⅱ 卷Ⅲ·T17：斜面上的 Ⅰ 平抛运动 Ⅰ
考点内容
4
高考(全国卷)三年命要求题情况对照分析
运动的合成与分解抛体运动匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度
2019 Ⅱ Ⅱ 卷Ⅰ·T21：万有引力 Ⅰ 定律综合应用
匀速圆周运动的向心力离心现象
Ⅱ 卷Ⅱ·T19：平抛与图 Ⅰ象
万有引力定律及其应用环绕速度第二宇宙速度和第三宇宙速度经典时空观和相对论时空观
变速直线运动
如果 v 合与 a 合不共线，为_匀__变_速__曲__线__运动
15
1．思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)
(1)曲线运动的速度大小可能不变。
(√ )
(2)曲线运动的加速度可以为零。
(×)
(3)合运动的速度一定大于分运动的速度。
(×)
(4)只要两个分运动为直线运动，合运动一定是直线运动。( × )

高考物理一轮复习《万有引力定律及其应用》ppt课件

由
G
Mm r2

m
v2 r

mr2

m
42 T2
r

ma n 可推导出：
v
GM r

GM
v减小

r3 42r3

当r增大时
减小 T增大
T
GM

a n 减小
an

G
M r2

2.地球同步卫星的特点
(1)轨道平面一定：轨道平面和赤道平面重合。
力，由万有引力定律和牛顿第二定律得
G
Mm R2

m
v2 R
，可知第
一宇宙速度与地球的质量和半径有关，（4）正确；第一宇宙
速度是人造卫星的最大环绕速度，而地球同步卫星距离地面有
一定的高度，其运行速度小于第一宇宙速度，（5）错；
第二宇宙速度是使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度，而第三宇宙速度是使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，当物体的发射速度介于第二宇宙速度和第三宇宙速度之间时，物体可能绕太阳运行，（6）正确；在狭义相对论中，物体的质量随物体的速度增大而增大，（7）错。
考点 1 天体质量和密度的估算
拓展
延伸
【考点解读】
1.自力更生法
利用天体表面的重力加速度g和天体半径R。
（1）由
G
Mm R2
mg
得天体质量 M gR2
G
。
（2）天体密度 M M 3g 。
V 4 R3 4GR 3
2.借助外援法
测出卫星绕天体做匀速圆周运动的半径r和周期T。
大。( )
（4）第一宇宙速度与地球的质量有关。( )

高考物理一轮复习第四章曲线运动万有引力与航天4万有引力定律及其应用课件

AC
解析答案
考点一考点二考点三
-14-
规律总结涉及椭圆轨道运行周期时,在中学物理中,常用开普勒第三定律求解。但该定律只能用在同一中心天体的两星体之间,如绕太阳运行的两行星之间或绕地球运行的两卫星之间,而对于绕太阳运行的行星和绕地球运行的卫星,开普勒定律就不适用了。
-15-
考点一考点二考点三
-19-
考点一考点二考点三
考向2 星球表面重力加速度的计算
例2(多选)我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后,先在
月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行;然后经过一系列过程,在
离
由动��月机��2��面,��探=4m测mg器高得自处g由做=��下��一��2��,落则次。悬��月地已停=知(可��探��月月认2测×为器��是��地地的2相≈质对16量,于即约月g为球月1=.静316g×止地1)≈0;1最3.6k后gm,地关/s2球闭,由质发关闭 v量2=约2g为月月h,得球v的≈38.16倍m,/地s,选球项半径A 错约为误月;探球测的器3悬.7倍停,时地受球到表的面反的冲重作力用加力 F速=m度g大月小≈2约×1为039N.8,选m/项s2,则B 正此确探测;从器离(开近月) 轨道到着陆的时间内,有
第4节万有引力定律及其应用
-2-
基础夯实自我诊断
一、开普勒三定律的内容、公式
定律内容
开普勒第所有行星绕太阳运动的轨道一定律(轨都是椭圆 ,太阳处在椭圆道定律) 的一个焦点上
图示或公式
开普勒第二定律(面积定律)
对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等