高考物理一輪復(fù)習(xí)講義專題5.1 開普勒定律 萬有引力定律及其在天文學(xué)中的應(yīng)用(原卷版)_第1頁
高考物理一輪復(fù)習(xí)講義專題5.1 開普勒定律 萬有引力定律及其在天文學(xué)中的應(yīng)用(原卷版)_第2頁
高考物理一輪復(fù)習(xí)講義專題5.1 開普勒定律 萬有引力定律及其在天文學(xué)中的應(yīng)用(原卷版)_第3頁
高考物理一輪復(fù)習(xí)講義專題5.1 開普勒定律 萬有引力定律及其在天文學(xué)中的應(yīng)用(原卷版)_第4頁
高考物理一輪復(fù)習(xí)講義專題5.1 開普勒定律 萬有引力定律及其在天文學(xué)中的應(yīng)用(原卷版)_第5頁
已閱讀5頁,還剩3頁未讀, 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡介

專題5.1開普勒定律萬有引力定律及其在天文學(xué)中的應(yīng)用【講】【講核心素養(yǎng)】1.物理觀念:萬有引力、宇宙速度。(1)通過史實(shí),了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程。知道萬有引力定律。認(rèn)識發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的重要意義。認(rèn)識科學(xué)定律對人類探索未知世界的作用。(2)會計(jì)算人造地球衛(wèi)星的環(huán)繞速度。知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。2.科學(xué)思維:萬有引力定律、開普勒定律、雙星模型、多星運(yùn)動(dòng)模型。(1)理解開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律和萬有引力定律,并會用來解決相關(guān)問題.。(2)掌握雙星、多星系統(tǒng),會解決相關(guān)問題、會分析天體的“追及”問題3.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任:萬有引力與衛(wèi)星發(fā)射、變軌、回收。會處理人造衛(wèi)星的變軌和對接問題.知道牛頓力學(xué)的局限性,體會人類對自然界的探索是不斷深入的?!局v考點(diǎn)題型】【知識點(diǎn)一】開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律定律內(nèi)容圖示或公式開普勒第一定律(軌道定律)所有行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓,太陽處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上開普勒第二定律(面積定律)對任意一個(gè)行星來說,它與太陽的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等開普勒第三定律(周期定律)所有行星軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比都相等eq\f(a3,T2)=k,k是一個(gè)與行星無關(guān)的常量【例1】(2022·江蘇·模擬預(yù)測)2020年7月,我國用長征運(yùn)載火箭將“天問一號”探測器發(fā)射升空,探測器在星箭分離后,進(jìn)入地火轉(zhuǎn)移軌道,如圖所示,2021年5月在火星烏托邦平原著陸。則探測器()A.與火箭分離時(shí)的速度小于第一宇宙速度B.每次經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度相等C.繞火星運(yùn)行時(shí)在捕獲軌道上的周期最大D.繞火星運(yùn)行時(shí)在不同軌道上與火星的連線每秒掃過的面積相等【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)思維。要求考生在正確理解開普勒定律?!咀兪接?xùn)練1】(2022·全國·高三課時(shí)練習(xí))如圖,海王星繞太陽沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng),P為近日點(diǎn),Q為遠(yuǎn)日點(diǎn),SKIPIF1<0為軌道短軸的兩個(gè)端點(diǎn),運(yùn)行的周期為SKIPIF1<0。若只考慮海王星和太陽之間的相互作用,則海王星在從P經(jīng)SKIPIF1<0到N的運(yùn)動(dòng)過程中(

)A.從P到M所用的時(shí)間等于SKIPIF1<0B.從Q到N階段,機(jī)械能逐漸變大C.從P到Q階段,速率逐漸變小D.從M到N階段,萬有引力對它先做負(fù)功后做正功【技巧總結(jié)】應(yīng)用開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的三點(diǎn)注意(1)行星繞太陽的運(yùn)動(dòng)通常按圓軌道處理。(2)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律也適用于其他天體,例如月球、衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動(dòng)。(3)開普勒第三定律eq\f(a3,T2)=k中,k值只與中心天體的質(zhì)量有關(guān),不同的中心天體k值不同。【知識點(diǎn)二】萬有引力定律的理解與應(yīng)用1.萬有引力定律公式F=Geq\f(m1m2,r2)適用于質(zhì)點(diǎn)、均勻介質(zhì)球體或球殼之間萬有引力的計(jì)算.當(dāng)兩物體為勻質(zhì)球體或球殼時(shí),可補(bǔ)償法的應(yīng)用技巧對于形狀不規(guī)則、缺損或不完整的物理模型,往往不符合典型情境下的概念、規(guī)律的適用條件,不能直接應(yīng)用公式求解,此時(shí)需要用另外一個(gè)物體和原物體組合在一起成為一個(gè)完整或?qū)ΨQ的簡單、規(guī)范的物理模型,整體可以應(yīng)用相關(guān)規(guī)律求解,同時(shí)“補(bǔ)”上的物體的相關(guān)物理量也很好求,待求的物理量可以利用整體去掉“補(bǔ)”上的部分求得?!纠?】(2022·全國·高三專題練習(xí))如圖所示。鉛球A的半徑為R,質(zhì)量為M,另一質(zhì)量為m的小球B距鉛球球心的距離為d,若在鉛球內(nèi)挖一個(gè)半徑為SKIPIF1<0的球形空腔,空腔的表面與鉛球球面相切。則挖成空腔后。A、B間的萬有引力多大?【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念與科學(xué)思維?!咀兪接?xùn)練2】(2022·山東·模擬預(yù)測)如圖所示,將一半徑為R、質(zhì)量為M的均勻大球,沿直徑挖去兩個(gè)半徑分別為大球半徑一半的小球,并把其中一個(gè)放在球外與大球靠在一起,挖去小球的球心、球外小球的球心、大球的球心都在一條直線上,則大球中剩余部分與球外小球間的萬有引力大小約為()A.0.01SKIPIF1<0 B.0.02SKIPIF1<0C.0.05SKIPIF1<0 D.0.04SKIPIF1<0【知識點(diǎn)三】星體表面的重力加速度1.地球表面的重力與萬有引力地面上的物體所受地球的吸引力產(chǎn)生兩個(gè)效果,其中一個(gè)分力提供了物體繞地軸做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,另一個(gè)分力等于重力.(1)在兩極,向心力等于零,mg=eq\f(GMm,R2);(2)除兩極外,物體的重力都比萬有引力?。唬?)在赤道處,物體的萬有引力分解為兩個(gè)分力F向和mg剛好在一條直線上,則有F=F向+mg,所以mg=F-F向=eq\f(GMm,R2)-mRωeq\o\al(2,自).2.地球表面附近(脫離地面)的重力與萬有引力地球自轉(zhuǎn),物體所受的重力近似等于地球表面處的萬有引力,即mg=eq\f(GMm,R2),R為地球半徑,g為地球表面附近的重力加速度,故GM=gR2.3.距地面一定高度處的重力與萬有引力物體在距地面一定高度h處時(shí),mg′=eq\f(GMm,(R+h)2),R為地球半徑,g′為該高度處的重力加速度,故GM=g′(R+h)2.【例3】(2022·陜西·周至縣第四中學(xué)高一期中)2022年1月14日,南太平洋島國湯加一座海底火山噴發(fā),給人類帶來巨大災(zāi)難。有科學(xué)家認(rèn)為地球的自轉(zhuǎn)將因火山、地震、海嘯等自然現(xiàn)象而緩慢變快。如果地球自轉(zhuǎn)變快,下列說法正確的是()A.地球南、北兩極的重力加速度變大 B.地球南、北兩極的重力加速度變小C.地球同步衛(wèi)星的高度將變大 D.地球同步衛(wèi)星的高度將變小【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念及科學(xué)思維?!咀兪接?xùn)練3】(2022·廣東·模擬預(yù)測)已知地球質(zhì)量為SKIPIF1<0,半徑為SKIPIF1<0,引力常量為SKIPIF1<0。質(zhì)量為SKIPIF1<0的導(dǎo)彈被發(fā)射到離地面高度為SKIPIF1<0時(shí),受到地球的萬有引力大小為()A.SKIPIF1<0 B.SKIPIF1<0C.SKIPIF1<0 D.SKIPIF1<0【必備知識】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(gè)效果:一是重力mg,二是提供物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力F向,如圖所示。(1)在赤道上:Geq\f(Mm,R2)=mg1+mω2R。(2)在兩極上:Geq\f(Mm,R2)=mg2?!纠?】(2022·全國·高三課時(shí)練習(xí))“玉兔號”月球車與月球表面的第一次接觸實(shí)現(xiàn)了中國人“奔月”的偉大夢想.“玉兔號”月球車在月球表面做了一個(gè)自由下落試驗(yàn),測得物體從靜止自由下落h高度的時(shí)間為t,已知月球半徑為R,自轉(zhuǎn)周期為T,引力常量為G.求:(1)月球表面重力加速度;(2)月球的質(zhì)量和月球的第一宇宙速度;(3)月球同步衛(wèi)星離月球表面高度.【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念及科學(xué)思維及科學(xué)態(tài)度。本題以科技前沿為情境要求考生能理解萬有引力定律并能應(yīng)用其分析具體的問題。【變式訓(xùn)練4】(2022·山東·濟(jì)南市歷城第二中學(xué)高三開學(xué)考試)火星探測器“天問一號”成功著陸火星、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)覆蓋全球、建造空間站天和核心艙等,中國航天人取得了輝煌的成就。已知地球的半徑約為火星半徑的2倍,地球質(zhì)量約為火星質(zhì)量的10倍,北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中的地球同步衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng),空間站天和核心艙繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期約為SKIPIF1<0,下列說法中正確的是()A.火星上發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度大于地球上發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度B.火星表面附近的重力加速度大于地球表面附近的重力加速度C.同步衛(wèi)星所在處的重力加速度大于天和核心艙所在處的重力加速度D.同步衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的角速度小于天和核心艙運(yùn)動(dòng)的角速度【知識點(diǎn)四】天體質(zhì)量和密度的估算中心天體質(zhì)量和密度常用的估算方法質(zhì)量的計(jì)算使用方法已知量利用公式表達(dá)式備注利用運(yùn)行天體r、TGeq\f(Mm,r2)=mreq\f(4π2,T2)M=eq\f(4π2r3,GT2)只能得到中心天體的質(zhì)量r、vGeq\f(Mm,r2)=meq\f(v2,r)M=eq\f(rv2,G)v、TGeq\f(Mm,r2)=meq\f(v2,r)Geq\f(Mm,r2)=mreq\f(4π2,T2)M=eq\f(v3T,2πG)密度的計(jì)算利用天體表面重力加速度g、Rmg=eq\f(GMm,R2)M=eq\f(gR2,G)-利用運(yùn)行天體r、T、RGeq\f(Mm,r2)=mreq\f(4π2,T2)M=ρ·eq\f(4,3)πR3ρ=eq\f(3πr3,GT2R3)當(dāng)r=R時(shí)ρ=eq\f(3π,GT2)利用近地衛(wèi)星只需測出其運(yùn)行周期利用天體表面重力加速度g、Rmg=eq\f(GMm,R2)M=ρ·eq\f(4,3)πR3ρ=eq\f(3g,4πGR)—【例5】(2022·黑龍江·佳木斯市第八中學(xué)高一期中)(多選)北京時(shí)間2021年6月17日15時(shí)54分,“神舟十二號”載人飛船采用自主快速交會對接模式成功對接“天和核心艙”前向端口。已知“天和核心艙”做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道離地球表面約400km、周期約為93min,地球的半徑為6370km,引力常量SKIPIF1<0,根據(jù)這些數(shù)據(jù),下列物理量中可以估測的是()A.“天和核心艙”的線速度大小 B.地球的自轉(zhuǎn)周期C.地球的平均密度 D.地球的公轉(zhuǎn)周期【素養(yǎng)提升】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念與科學(xué)思維?!咀兪接?xùn)練5】(2022·天津市咸水沽第一中學(xué)模擬預(yù)測)我國首次火星探測任務(wù)“天問一號”探測器實(shí)施近火捕獲制動(dòng),成功實(shí)現(xiàn)環(huán)繞火星運(yùn)動(dòng),成為我國第一顆人造火星衛(wèi)星。在“天問一號”環(huán)繞火星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),周期為T。已知火星的半徑為R,火星表面的重力加速度的大小為g,引力常量為G,不考慮火星的自轉(zhuǎn)。求∶(1)火星的質(zhì)量M;(2)火星的第一宇宙速度SKIPIF1<0;(3)在電場中我們利用SKIPIF1<0來定義電場強(qiáng)度,引力場與電場有相似的性質(zhì),請你求“天問一號”所處軌道的引力場強(qiáng)度SKIPIF1<0是多大?【必備知識】估算天體質(zhì)量和密度的“四點(diǎn)”注意(1)利用萬有引力提供天體圓周運(yùn)動(dòng)的向心力估算天體質(zhì)量時(shí),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)區(qū)別天體半徑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(jì)算天體密度時(shí),V=eq\f(4,3)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24h,公轉(zhuǎn)周期為365天等。(4)注意黃金代換式GM=gR2的應(yīng)用?!局R點(diǎn)五】天體追及相遇問題1.相距最近兩衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)方向相同,且位于和中心連線的半徑上同側(cè)時(shí),兩衛(wèi)星相距最近,從運(yùn)動(dòng)關(guān)系上,兩衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)關(guān)系應(yīng)滿足(ωA-ωB)t=2nπ(n=1,2,3…).2.相距最遠(yuǎn)當(dāng)兩衛(wèi)星位于和中心連線的半徑上兩側(cè)時(shí),兩衛(wèi)星相距最遠(yuǎn),從運(yùn)動(dòng)關(guān)系上,兩衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)關(guān)系應(yīng)滿足(ωA-ωB)t′=(2n-1)π(n=1,2,3…).【例6】(2022·湖南師大附中三模)沖日是指某一外行星(火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星)于繞日公轉(zhuǎn)過程中運(yùn)行到與地球、太陽成一直線的狀態(tài),已知火星的公轉(zhuǎn)周期約為地球公轉(zhuǎn)周期的1.9倍,半徑約為地球的一半,質(zhì)量約為地球質(zhì)量的SKIPIF1<0倍,現(xiàn)認(rèn)為地球和火星在同一平面上、沿同一方向繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng),下列說法中正確的是()A.火星沖日時(shí)間間隔約為兩年零一個(gè)月B.火星與地球公轉(zhuǎn)軌道半徑之比約為6:1C.火星與地球表面重力加速度之比約為2:9D.火星與地球密度之比約為4:9【素養(yǎng)提升】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念與科學(xué)思維。要求普勒定律及萬有引力定律并能根據(jù)問題情境構(gòu)建物理模型。【變式訓(xùn)練6】(2022·黑龍江·哈師大附中模擬預(yù)測)(多選)A、B兩顆衛(wèi)星在同一平面內(nèi)沿同一方向繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),它們之間的距離SKIPIF1<0

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

最新文檔

評論

0/150

提交評論