(江蘇專版)高考物理總復(fù)習(xí) 第16講 開普勒定律萬(wàn)有引力定律講義-人教版高三全冊(cè)物理試題

1、word第 開勒律萬(wàn)引定考情剖析考查內(nèi)容開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律、萬(wàn)有引力定律與其應(yīng)用15 年16 年17 年考綱要求、T3選擇，考查行星繞中央天體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律T7選擇，考查對(duì)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的理解T6選擇，考查衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的規(guī)律考查年份理解、推理理解、分析綜合理解、推理考查詳情能力要求弱項(xiàng)清單,1.不能正確理解開普勒第二定律； 2混淆動(dòng)能和總能量的概念；3不能將太陽(yáng)系內(nèi)的常見情景移到其他星系知識(shí)整合一、開普勒定律1開普勒第一定律又稱軌道定1 / 10word2開普勒第二定律又稱面積定3開普勒第三定律又稱周期定該定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式是_4普行星運(yùn)動(dòng)定律僅適用于行星適用于其他衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)究星運(yùn)動(dòng)時(shí)，開普勒

2、第三定律中的常量 k 與 _ 有；研究月球、人造地球衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)時(shí)， k 與 _有關(guān)二、萬(wàn)有引力定律1萬(wàn)引力定律其學(xué)表達(dá)_萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)證了天體運(yùn)動(dòng)和地面上運(yùn)動(dòng)遵守共同的力學(xué)原理，實(shí)現(xiàn)了天地間力學(xué)的大綜合，第一次揭示了自然界中 的一種根本相互作用規(guī)律2_實(shí)驗(yàn)證明了萬(wàn)引力的存在與正確性使萬(wàn)有引力定律可以定量計(jì) 算，引力常量 G6.6710/.3萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用計(jì)算中心天體的質(zhì)量、密度假設(shè)一個(gè)近地衛(wèi)(離地高度忽略，運(yùn)動(dòng)半徑等于地球半徑 R)的運(yùn)行周期是 T.有：GMm 4mR 4 ，得地球質(zhì)量_；由于地球的體積為 R，以計(jì)算地 R T 3球的密度為_然同樣的道理可以根據(jù)某行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)計(jì)算太陽(yáng)

3、的質(zhì)量方法技巧考點(diǎn) 1 開普勒定律的應(yīng)用1普行星運(yùn)動(dòng)定律是對(duì)行繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的總結(jié)踐明確該定律也適應(yīng)于其他環(huán)繞 天體，如月球或其他衛(wèi)星繞行星運(yùn)動(dòng)2普第二定律與第三定律區(qū)別者示了同一行星在距太陽(yáng)不同距離時(shí)運(yùn)動(dòng)的 快慢，后者揭示了不同行星運(yùn)動(dòng)快慢的規(guī)律【典型例題 1】 如關(guān)于行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法中，正確的答案( )A所有行星都在同一橢圓軌道繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)B行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，太陽(yáng)位行星軌道的中心處2 / 10wordC離太陽(yáng)越近的行星運(yùn)動(dòng)周期長(zhǎng)D所有行星軌道的半長(zhǎng)軸的三方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等【典型例題 2】 (17 年江模)飛船沿半徑為 R 的圓繞地球運(yùn)動(dòng)其期為 T.如果飛船要返回地面，可在軌道上

4、某點(diǎn) 處，速率降低到適當(dāng)數(shù)值，從而使飛船沿著以地心為焦點(diǎn)的橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，橢圓和地球外表在 相切，如下列圖如果地球半徑為 R ，求飛船由 A 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 B 點(diǎn)所要的時(shí)間1.如圖是行星 m 繞星 M 運(yùn)的意圖，如下說(shuō)法正確的答案( )A速率最大點(diǎn)是 B 點(diǎn)B速率最小點(diǎn)是 C 點(diǎn)Cm 從 A 點(diǎn)動(dòng)到 B 點(diǎn)減速運(yùn)動(dòng)Dm 從 A 點(diǎn)動(dòng)到 B 點(diǎn)加速運(yùn)動(dòng)考點(diǎn) 2 天體質(zhì)量和密度的計(jì)算1萬(wàn)有引力與重力的關(guān)系地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力 F 表現(xiàn)兩個(gè)效果一是重力 mg二提供物體隨地球自轉(zhuǎn)的向 心力 F ，下列圖Mm(1)在赤道上：G mg mR.R3 / 10R V 4 4GRwordR V 4 4GRMm(2)在

5、兩極上：G mg .RMm(3)在一般位置：萬(wàn)有引力 G 等于重力 mg 與心力 的矢量和 越靠近南北兩極 g 值大，由于物體隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力較小，常認(rèn)為萬(wàn)有引力近 GMm似等于重力，即 mg.R2星體外表上的重力加速度(1)在地球外表附近的重力加速 g(考慮地球自)：mM GMmg ， gR R(2)在地球上空距離地心 rRh 處重力加速度為 gGMm GMmg ， gR Rhg Rh所以 .g R3天體質(zhì)量和密度的計(jì)算(1)利用天體外表的重力加速度 和天體半徑 R.Mm gR由于 G mg，故天體質(zhì)量 M ，R GM M 3g天體密度 .3(2)通過(guò)觀察衛(wèi)星繞天體做勻速周運(yùn)動(dòng)的周期

6、T 軌道半徑 r.Mm 4 4r由萬(wàn)有引力等于向心力，即 G m r得出中心天體質(zhì)量 M ；r T GT假設(shè)天體半徑 R，如此天體的平均密度M M 3r ；V 4 GTRR3假設(shè)天體的衛(wèi)星在天體外表附近環(huán)繞天體運(yùn)動(dòng)認(rèn)其軌道半徑 r 等天體半徑 R，3如此天體密度 .可見，只測(cè)出衛(wèi)星環(huán)繞天體外表運(yùn)動(dòng)的周期 T，可估算出中心天GT體的密度【典型例題 3】 一星繞恒星做圓周運(yùn)動(dòng)天文觀測(cè)可得其行周期為 T速為 v，力常量為 G，如此如下關(guān)式錯(cuò)誤的答案( )4 / 10wordvTA恒星的質(zhì)量為2G4vB行星的質(zhì)量為GTvTC行星運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為22vD行星運(yùn)動(dòng)的加速度為T【典型例題 4】 年城模)近年

7、來(lái)，人類發(fā)射了多枚火星探測(cè)器，對(duì)火星進(jìn)展科學(xué)探究，為將來(lái)人類登上火星、開發(fā)和利用火星資源奠定了堅(jiān)實(shí)的根底如果火星探測(cè)器環(huán)繞火星做“近地勻速圓周運(yùn)動(dòng)，并測(cè)得該探測(cè)器運(yùn)動(dòng)的周期為 T，如此火星的平均密度 的表達(dá)式為k 是一常)( )kA kTTCkTkGT2.(17 年城期中2016 年 9 月 15 日天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室由長(zhǎng)征二號(hào)FT 火發(fā)射升空這意味著，中國(guó)成功發(fā)射了真正意義上的空間實(shí)驗(yàn)室，即實(shí)現(xiàn)了載人航天工程“三步走戰(zhàn)略的第二.10 月 19 日晨神舟十一號(hào)載人飛船與“天宮二號(hào)實(shí)施自動(dòng)交會(huì)對(duì)接，近似把對(duì)接后一起運(yùn)行看作以速度 v 地球的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行軌道距地面 高度為 h，地球的半徑為

8、R.求：(1)“天宮二號(hào)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的速度；(2)“天宮二號(hào)在軌道上運(yùn)行周期；(3)地球外表上的重力加速度的算表達(dá)式當(dāng)堂檢測(cè) 1.在力學(xué)理論建立過(guò)程中，有許多偉大的科學(xué)家做出了貢獻(xiàn)關(guān)于科學(xué) 家和他們的貢獻(xiàn)，如下說(shuō)法中不正確的答案( )A伽利略首先將實(shí)驗(yàn)事實(shí)和邏推(括數(shù)學(xué)推)和諧地結(jié)合起來(lái) B笛卡兒對(duì)牛頓第一定律的建做出了貢獻(xiàn)5 / 10L wordL C開普勒通過(guò)研究行星觀測(cè)記，發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)三大定律D牛頓總結(jié)出了萬(wàn)有引力定律用實(shí)驗(yàn)測(cè)出了引力常量2娥一號(hào)和“嫦娥二號(hào)顆月球探測(cè)衛(wèi)星，它們繞月的圓形軌道距月球外表分別約為 200 和 100 km當(dāng)它們?cè)诶@月軌道上運(yùn)行時(shí)，兩者相比“嫦娥二號(hào) ) A周

9、期較小 B周期一樣C向心加速度一樣 向心加速度較小3行星指適宜人類存的行星國(guó)家航天航空局 2011 年 2 月 2 日宣，開普勒太空望遠(yuǎn)鏡經(jīng)過(guò)一年多的探尋發(fā)現(xiàn)了 54 顆“宜居行星能存在支持生命的條件假設(shè)有一顆“宜居行星，其質(zhì)量為地球的 a ，半徑為地球的 b 倍如此該行星衛(wèi)星 的最大環(huán)繞速度是地球衛(wèi)星最大環(huán)繞速度( )A. ab倍 .a倍bC.b倍 . aba倍4多項(xiàng)選)在圓軌道運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量為 人造地球衛(wèi)星到面的距離等于地球半徑 R，面上的重力加速度為 g，( )A衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的速度為 2gRB衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的周期為 42RggC衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的加速度為2mRgD衛(wèi)星的動(dòng)能為45多項(xiàng)選)假設(shè)宇航員在月球外表附

10、近自高 處初速度 v 水拋出一個(gè)小球，測(cè)出小球的水平射程為 L.月球半為 有引力常量為 G.此如下說(shuō)法正確的答案是( )2hvA月球外表的重力加速度 g 2hRvB月球的質(zhì)量 m GL2C月球的自轉(zhuǎn)周期 Tv3hvD月球的平均密度2GL6 / 10word7 / 10 4 T T 2 . . word 4 T T 2 . . 第 講 開勒定律 萬(wàn) 引力定律知識(shí)整合根底自測(cè)a一、3. 4.陽(yáng)質(zhì)量 地球質(zhì)量Tm m 二、1.r2.卡文迪許扭秤4 33 GT 方法技巧典型例題 1D 【解析】 由普勒行星運(yùn)動(dòng)定律可知所有行星軌道都是橢圓，太a陽(yáng)位于一個(gè)焦點(diǎn)上，行星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的周期 半長(zhǎng)軸 a 滿

11、足 (常)，對(duì)于同T一中心天體k 不變，故 A、C 都錯(cuò)誤D 確典型例題 2)2R【解析】 飛沿橢圓軌道返回面題圖可知飛船由 A 點(diǎn)到 B 所需要的時(shí)間剛好是沿圖中整個(gè)橢圓運(yùn)動(dòng)周期的一半，橢圓軌道的半長(zhǎng)軸為 的周期為 T2，設(shè)飛船沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng) R 2 根據(jù)開普勒第三定律有 .解得 RR2)R2所以飛船由 A 點(diǎn)到 點(diǎn)需要的間為T R ) t 2 4TRR2變式訓(xùn)練 1C 【解析】 由普勒第二定律知，行星與恒星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等； 點(diǎn)近地點(diǎn)，速率最大，B 點(diǎn)遠(yuǎn)地點(diǎn)，速率最小，A、B 錯(cuò)； 由A 點(diǎn)到 B 點(diǎn)的程中，離恒星 M 的距離越來(lái)越遠(yuǎn)所以 的率越來(lái)越小 確，D 錯(cuò)2 典型

12、例題 3B 【析】 因 ，以 r ，選項(xiàng) C 正確；結(jié)合萬(wàn)有引力T 28 / 10( ) r 2 word( ) r 2 Mm v T定律公式 G ，可解得恒星的質(zhì)量 ，項(xiàng) A 正確；不知行星和恒星之間的萬(wàn) r r 2 2有引力的大小，所以行星的質(zhì)量無(wú)法計(jì)算，選項(xiàng) 錯(cuò)誤；行星的加速度 a ，選項(xiàng)r D 正Mm 4 4典型例題 4D 【析】 由萬(wàn)有引力定律知 m ，聯(lián)立 M rr T 33，解得 ，3為一常，設(shè)為 k故 正GT變式訓(xùn)練 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 處， G mR Rhv化簡(jiǎn)得 g() .R當(dāng)堂檢測(cè)1Mm 4 2 【析】 由有引力充當(dāng)向心力知 F r 可： ， T GM“嫦娥二號(hào)的距月球外表越近，周期越小，故 A 正， 誤； ，“嫦娥二號(hào)的T距月球外表越近，向心加速度越大，故 、D 錯(cuò)誤3 【析】 由 GM，可知 正確Mm 4 8R4 【解析】 根 G m2R v ，2 2R T 2