万有引力定律及其应用_ppt课件.pptx

精品课件高中物理一轮复习万有引力人教版 万有引力定律及其应用万有引力定律及其应用特级教师优秀课件精选思思维导图维导图高考考高考考纲纲复复习习目目标标掌握开普勒三定律的内容，并会运用开普勒三定律解决相关问题。掌握万有引力定律的内容与计算公式，会运用万有引力定律计算天体的质量或密度。知知识识梳理梳理开普勒三定律椭圆面积三次方二次方不同大于中心天体椭圆例例题题探究行星运探究行星运动规动规律的律的历历史史发发展展(2016全国卷)关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是（）解析开普勒在天文观测数据的基础上总结出了行星运动的规律，但没有找出行星运动按照这些规律运动的原因，而牛顿发现了万有引力定律。A.开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律B.开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律C.开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因D.开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律B规规律律总结总结无法解释火星逆转现象托勒密哥白尼第谷开普勒地心说日心说完善测量方法完善理论，提出开普勒三定律例例题题开普勒三定律的理解开普勒三定律的理解火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知（）提示：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。A.太阳位于木星运行轨道的中心B.火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等C.火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方D.相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积C例例题题开普勒三定律的开普勒三定律的应应用用提示：卫星与月球都围绕地球做匀速圆周运动，可利用开普勒第三定律（周期定律）列等式求解。A.0.1sB.0.25sC.0.5sD.1s1.行星绕太阳的运动通常按圆轨道处理。2.开普勒行星运动定律也适用于其他天体，例如月球、卫星绕地球的运动。B例例题题开普勒三定律的开普勒三定律的应应用用例例题题开普勒三定律的开普勒三定律的应应用用A.15天B.25天C.35天D.45天提示：卡戎星(Charon)与此小卫星都围绕冥王星做匀速圆周运动，可利用开普勒第三定律（周期定律）列等式求解。B例例题题开普勒三定律的开普勒三定律的应应用用提示：“经过N年，该行星会运行到日地连线的延长线上”说明经过N年，地球比行星多转了一圈。（2011重庆高考題）某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆。每过N年，该行星会远行到日地连线的延长线上，如图1-4-10所示，该行星与地球的公转半径比为（）B图1-4-10例例题题开普勒三定律的开普勒三定律的应应用用例例题题开普勒三定律的开普勒三定律的应应用用CDC.从P到Q阶段，速率逐渐变小D.从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功B.从Q到N阶段，机械能逐渐变大提示：机械能守恒的条件：除重力和弹力其他以外的力不做功或做功的代数和为零。例例题题开普勒三定律的开普勒三定律的应应用用海王星在运动过程中只受太阳的引力作用，故机械能守恒，选项B错误；根据开普勒第二定律可知，从P到Q阶段，速率逐渐变小，选项C正确；海王星受到的万有引力指向太阳，从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功，选项D正确.练习练习地球的公转轨道接近圆，但彗星的运行轨道则是一个非常扁的椭圆，如图。天文学家哈雷曾经在1682年跟踪过一颗彗星，他算出这颗彗星轨道的半长轴等于地球公转轨道半径的18倍，并预言这颗彗星将每隔一定时间就会出现。哈雷的预言得到证实，该彗星被命名为哈雷彗星。哈雷彗星最近出现的时间是1986年，它下次将在哪一年飞近地球（）A.2042年B.2052年C.2062年D.2072年C练习练习如图所示，一颗卫星绕地球沿椭圆轨道运动，A、B是卫星运动的远地点和近地点。下列说法中正确的是()A.卫星在A点的角速度大于B点的角速度BB.卫星在A点的加速度小于B点的加速度C.卫星由A运动到B过程中动能减小，势能增加D.卫星由A运动到B过程中引力做正功，机械能增大卫星由A运动到B的过程中，引力做正功，动能增加，势能减小，选项C错误；卫星由A运动到B的过程中，只有引力做功，机械能守恒，选项D错误。知知识识梳理梳理万有引力定律1.内容2.表达式3.适用条件(1)公式适用于_间的相互作用，当两个物体间的距离远大于物体本身的大小时，物体可视为质点。(2)质量分布均匀的球体可视为质点，r是_的距离。正比反比质点两球心间知知识识梳理梳理万有引力定律4.理解（1）普遍性：任何客观存在的有质量的物体之间都存在着这种相互吸引的力。（2）相互性：两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作用力。（3）宏观性：通常情况下，万有引力非常小，只有在质量巨大的星球间或天体与天体附近的物体间，它的存在才有实际的物理意义。（4）特殊性：两个物体间的万有引力只与它们本身的质量以及它们间的距离有关，而与所在空间的性质无关，也与周围有无其他物体无关。知知识识梳理梳理引力常量的测定卡文迪许引力常量G的三点说明：（2）物理意义：引力常量在数值上等于两个质量都是1kg的质点相距1m时的相互吸引力。（3）由于引力常量G很小，我们日常生活中的物体的质量又不是很大，所以我们很难觉察到它们之间的引力。扭秤装置例例题题万有引力定律的理解万有引力定律的理解提示：应用万有引力定律求两球间的万有引力时，r指两球心之间的距离。D例例题题引力常量的理解引力常量的理解【例3】关于引力常量G，下列说法中正确的是（）AG值的测出使万有引力定律有了真正的实用价值，可用万有引力定律进行定量计算B引力常量G的大小与两物体质量乘积成反比，与两物体间距离的平方成正比D引力常量G是不变的，其值大小与单位制的选择无关提示：公式的换算关系同时也是单位间的换算关系，要明确G是一个有单位的物理量。AC例例题题求物体求物体间间的万有引力的万有引力提示：任意两物体间的万有引力与其周围是否存在其他物体无关。求三颗卫星的合力时注意运用矢量相加的原则。（多选）（2013浙江高考）如图4-4-2所示，三颗质量均为m的地球同步卫星等间隔分布在半径为r的圆轨道上，设地球质量为M，半径为R。下列说法正确的是（）BC例例题题求物体求物体间间的万有引力的万有引力例例题题求物体求物体间间的万有引力的万有引力提示：由于题目中没有告知距离d与球的半径R之间的关系，因此不能把挖出球形空穴后的球体看成质点，故不能直接利用万有引力定律来计算引力的大小。但是，可以用填补法求解，即先把挖去的部分“补”上，使其成为半径为R的完整球体，再根据万有引力定律，分别计算出半径为R的球体和补上的球体对小球的万有引力，最后两引力相减即可得到答案。图1-4-1例例题题求物体求物体间间的万有引力的万有引力规规律律总结总结两个推论练习练习A知知识识梳理梳理万有引力与重力的关系地球上的物体受到的重力只是万有引力的一个分力。知知识识梳理梳理万有引力与重力的关系星球上空的重力加速度g星球上空距离星体中心rRh处的重力加速度为g，例例题题星球表面重力加速度的星球表面重力加速度的计计算算考题4【2015重庆高考理综】宇航员王亚平在“天宫一号”飞船内进行了我国首次太空授课，演示了一些完全失重状态下的物理现象。若飞船质量为m，距地面高度为h，地球质量为M，半径为R，引力常量为G，则飞船所在处的重力加速度大小为（）。提示：对飞船受力分析知，所受到的万有引力提供其匀速圆周运动的向心力，等于飞船在该位置所受的重力。A.0B例例题题星球表面重力加速度的星球表面重力加速度的计计算算考题3【2017海南高考物理】已知地球质量约为月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的4倍。若在月球和地球表面同样高度处，以相同的初速度水平抛出物体，抛出点与落地点间的水平距离分别为s月和s地，则s月：s地约为（）。A.9:4B.6:1C.3:2D.1:1提示：以相同的初速度平抛，其水平位移之比即为时间之比，而时间之比与重力加速度的比有关，故求出重力加速度之比即可。A例例题题星球表面重力加速度的星球表面重力加速度的计计算算典例1有一星球的密度跟地球密度相同，但它表面处的重力加速度是地球表面处重力加速度的4倍，则该星球的质量是地球质量的（忽略其自转影响）()例例题题星球表面重力加速度的星球表面重力加速度的计计算算提示：关键是找到星球质量、其表面重力加速度与其密度这三者之间的等量关系。B4倍C16倍D64倍D规规律律总结总结星球表面重力加速度的计算（1）在地球表面附近的重力加速度g根据万有引力等于重力，有利用与地球平均密度的关系，得黄金代换式规规律律总结总结星球表面重力加速度的计算（2）在地球上空距离地心r=R+h处的重力加速度g根据万有引力提供向心力，得得规规律律总结总结星球表面重力加速度的计算（3）在质量为M、半径为R的任意天体表面上的重力加速度g不计星球自转时，根据万有引力定律，有：M为地球的质量，g为地球表面的重力加速度例例题题星球内部重力加速度的星球内部重力加速度的计计算算考题5【2018黄网中学二模】假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体。一矿井深度为d。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为（）。提示：在星球球壳内一定深度处，外部的均匀球壳对该处物体的万有引力可以看成零。地球表面的物体其重力可近似看作等于万有引力。A例例题题星球内部重力加速度的星球内部重力加速度的计计算算图15-5例例题题星球内部重力加速度的星球内部重力加速度的计计算算由中国科学院、中国工程院两院院士评出的2012年中国十大科技进展新闻，于2013年1月19日揭晓，“神九”载人飞船与“天宫一号”成功对接和“蛟龙”号下潜突破7000米分别排在第一、第二。若地球半径为R，把地球看做质量分布均匀的球体。“蛟龙”下潜深度为d，“天宫一号”轨道距离地面高度为h，“蛟龙”号所在处与“天宫一号”所在处的加速度之比为（）C提示：在星球球壳内一定深度处，外部的均匀球壳对该处物体的万有引力可以看成零。地球表面的物体其重力可近似看作等于万有引力。例例题题星球内部重力加速度的星球内部重力加速度的计计算算例例题题星球内部重力加速度的星球内部重力加速度的计计算算如图所示，有人设想通过“打穿地球”从中国建立一条过地心的光滑隧道直达阿根廷。如只考虑物体间的万有引力，则从隧道口抛下一物体，物体的加速度()A.一直增大提示：在星球球壳内一定深度处，外部的均匀球壳对该处物体的万有引力可以看成零。地球表面的物体其重力可近似看作等于万有引力。C.先增大后减小B.一直减小D.先减小后增大D练习练习理论上可以证明，质量均匀分布的球壳对壳内物体的引力为零。假定地球的密度均匀，半径为R。若矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为k，则矿井的深度为（）A.(1-k)RB.kRA例例题题计计算天体的算天体的质质量量提示：地球绕太阳做匀速圆周运动所需的向心力由两者之间的万有引力提供。例例题题计计算天体的算天体的质质量量提示：对于“嫦娥三号”，其万有引力提供向心力。B例例题题计计算天体的算天体的质质量量（2012福建高考题）一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其线速度大小为v。假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m的物体重力，物体静止时，弹簧测力计的示数为N已知引力常量为G，则这颗行星的质量为（）提示：在行星表面附近，物体（卫星）所受的重力等于万有引力，万有引力提供向心力。B规规律律总结总结天体质量的估算练习练习(2017北京理综)利用引力常量G和下列某一组数据，不能计算出地球质量的是（）A.地球的半径及重力加速度(不考虑地球自转)B.人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期C.月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离D.地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离D练习练习我国月球探测计划“嫦娥工程”已经启动，科学家对月球的探索会越来越深入。(1)若已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球绕地球运动的周期为T，月球绕地球的运动近似看做匀速圆周运动，试求出月球绕地球运动的轨道半径。练习练习练习练习例例题题计计算天体的密度算天体的密度据报道，天文学家新发现了太阳系外的一颗行星。这颗行星的体积是地球的a倍，质量是地球的b倍。已知近地卫星绕地球运行的周期约为T，引力常量为G。则该行星的平均密度为（）C例例题题计计算天体的密度算天体的密度B规规律律总结总结天体密度的估算练习练习组成星球的物质靠引力吸引在一起随星球自转.如果某质量分布均匀的星球自转周期为T，万有引力常量为G，为使该星球不至于瓦解，该星球的密度至少是()B例例题题天体运天体运动动中相关物理量的比中相关物理量的比较较与与计计算算(2015北京理综)假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，那么()A.地球公转周期大于火星的公转周期B.地球公转的线速度小于火星公转的线速度C.地球公转的加速度小于火星公转的加速度D.地球公转的角速度大于火星公转的角速度提示：万有引力提供向心力。列等式找到线速度、周期、角速度、加速度与其运行半径的关系，进而进行大小的比较。D例例题题天体运天体运动动中相关物理量的比中相关物理量的比较较与与计计算算B提示：万有引力提供向心力；列等式找到星球质量与运行半径及周期的关系。B.1C.5D.10例例题题天体运天体运动动中相关物理量的比中相关物理量的比较较与与计计算算提示：万有引力提供向心力；列等式找到星球密度与运行半径及周期的关系。（2010全国卷）已知地球同步卫星离地面的高度约为地球半径的6倍。若某行星的平均密度为地球平均密度的一半，它的同步卫星距其表面的高度是其半径的2.5倍，则该行星的自转周期约为（）。A6小时B12小时C24小时D36小时B例例题题天体运天体运动动中相关物理量的比中相关物理量的比较较与与计计算算规规律律总结总结天体运动问题分析将天体或卫星的运动看成_运动，其所需向心力由_提供。基本公式：匀速圆周万有引力练习练习已知地球质量大约是月球质量的81倍，地球半径大约是月球半径的4倍。不考虑地球月球自转的影响，由以上数据可推算出()A地球的平均密度与月球的平均密度之比约为9：8B地球表面重力加速度与月球表面重力加速度之比约为9：4C靠近地球表面沿圆轨道运行的航天器的周期与靠近月球表面沿圆轨道运行的航天器的周期之比约为8：9D靠近地球表面沿圆轨道运行的航天器线速度与靠近月球表面沿圆轨道运行的航天器线速度之比约为81：4C练习练习例例题题天体的追及相遇天体的追及相遇问题问题【例5】【2014全国高考理综卷】（多选）太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”。据报道，2014年各行星冲日时间分别是：1月6日木星冲日；4月9日火星冲日；5月11日土星冲日；8月29日海王星冲日：10月8日天王星冲日。已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示，则下列判断正确的是（）。A各地外行星每年都会出现冲日现象B在2015年内一定会出现木星冲日C天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星的一半D地外行星中，海王星相邻两次冲日的时间间隔最短提示：某行星两次冲日现象的时间内，必有“地球比该行星多转1圈”的结论。轨道半径(AU)地球火星木星土星天王星海王星1.01.55.29.51930BD例例题题天体的追及相遇天体的追及相遇问题问题例例题题天体的追及相遇天体的追及相遇问题问题C.若已知两颗卫星相距最近时的距离，可求出地球的密度D.若已知两颗卫星相距最近时的距离，可求出地球表面的重力加速度提示：两卫星相距最近时，一定有OAB共线且A在连线上。从某时刻相距最近到再次相距最近的这一过程中，A必然比B多转1圈。B例例题题天体的追及相遇天体的追及相遇问题问题例例题题天体的追及相遇天体的追及相遇问题问题C.从图示位置开始，在b转动一周的过程中，a、b、c共线12次D.从图示位置开始，在b转动一周的过程中，a、b、c共线14次提示：abc共线的情况可能是a位于bc连线的中间某点上，也可能是a位于bc连线延长线的某点上。考虑两种情况下ab转过的角度关系。AD例例题题天体的追及相遇天体的追及相遇问题问题方法技巧方法技巧天体的追及相遇问题相距最近：两卫星的运转方向相同，且位于和中心连线的半径上同侧时，两卫星相距最近相距最远：当两卫星位于和中心连线的半径上两侧时，两卫星相距最远从运动关系上，两卫星运动关系应满足从运动关系上，两卫星运动关系应满足【例16】（2011贵州）如图1-26所示，磁悬浮列车以大小为v的速度沿赤道高速向东行驶，某时刻人造地球卫星A正好经过磁悬浮列车的正上方，运动方向与磁悬浮列车的运动方向相同，列车行驶路程s后，卫星又一次通过列车的正上方。已知地球的半径为R，自转周期为T0，地球表面的重力加速度为g，求卫星离地面的高度.练习练习练习练习课课堂堂总结总结开普勒三定律开普勒一定律（_定律）开普勒二定律（_定律）开普勒三定律（_定律）不同行星绕太阳运动的椭圆轨道是_的k值只与_的质量有关轨道面积周期不同中心天体课课堂堂总结总结万有引力定律利用运行天体利用天体表面的重力加速度万有引力定律的理解万有引力定律的应用适用条件万有引力与重力的关系公式适用于_间的相互作用，当两个物体间的距离远大于物体本身的大小时，物体可视为质点。质量分布均匀的球体可视为质点，r是_的距离。质点两球心间在星球表面在星球上空两极时，求天体的质量求天体的密度两种方法