2020版高考物理大二轮专题突破通用版课件:专题一 第四讲 万有引力定律及其应用 .pptx
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1、第四讲 万有引力定律及其应用,-2-,网络构建,-3-,策略指导 天体运动规律及万有引力定律的应用是每年必考内容,历年来关于天体运动考查方向很广泛,天体质量或密度的计算、行星运动规律的分析、宇宙速度的求解、变轨问题等均在考查范围之内。 在2020年的高考备考中,要重点理解万有引力定律、开普勒定律等核心知识点,构建归纳天体运动类问题模型,强化复习解决天体运动问题的思路,并关注关于天体运动的前沿知识点,同时注意能量问题和动力学问题在天体运动中的应用。,-4-,高考真题 1.(2018全国卷)2018年2月,我国500 m口径射电望远镜(天眼)发现毫秒脉冲星“J0318+0253”,其自转周期T=5
2、.19 ms,假设星体为质量均匀分布的球体,已知万有引力常量为6.6710-11Nm2/kg2。以周期T稳定自转的星体的密度最小值约为( ) A.5109kg/m3 B.51012 kg/m3 C.51015 kg/m3 D.51018 kg/m3,考点定位:万有引力定律、天体质量和密度的计算,答案,解析,-5-,2.(2018全国卷)为了探测引力波,“天琴计划”预计发射地球卫星P,其轨道半径约为地球半径的16倍;另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍。P与Q的周期之比约为( ) A.21 B.41 C.81 D.161 考点定位:本题考查卫星的运动、开普勒定律及其相关的知识点 误区警示:
3、解答此题常见错误是把题述的卫星轨道半径误认为是卫星距离地面的高度,陷入误区。,答案,解析,-6-,3.(2019全国卷)金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动,它们的向心加速度大小分别为a金、a地、a火,它们沿轨道运行的速率分别为v金、v地、v火。已知它们的轨道半径R金a地a火 B.a火a地a金 C.v地v火v金 D.v火v地v金 考点定位:卫星运行参量的分析 解题思路与方法:明确“一个模型”匀速圆周运动;“两个关系”一是万有引力提供向心力(向心力公式)关系式,二是黄金代换式。,答案,解析,-7-,4.(多选)(2018全国卷)2017年,人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波
4、。根据科学家们复原的过程,在两颗中子星合并前约100 s时,它们相距约400 km,绕二者连线上的某点每秒转动12圈。将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体,由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识,可以估算出这一时刻两颗中子星( ) A.质量之积 B.质量之和 C.速率之和 D.各自的自转角速度 考点定位:双星模型 解题思路与方法:双星间的万有引力提供向心力;双星共同绕它们连线上某点做圆周运动;双星与旋转中心始终共线,它们的周期、角速度相同。,答案,解析,-8-,考点一,考点二,考点三,万有引力定律及天体质量和密度的求解(H),规律方法 天体质量及密度的估算方法,-9-,考点一,考点二,考
5、点三,【典例1】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 ,该中心恒星与太阳的质量比约为( ) A. B.1 C.5 D.10,答案,解析,-10-,考点一,考点二,考点三,1.(多选)已知人造航天器在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动,经过时间t(t小于航天器的绕行周期),航天器运动的弧长为s,航天器与月球的中心连线扫过角度为,万有引力常量为G,则( ),答案,解析,-11-,考点一,考点二,考点三,2.(2019北京东城区一模)
6、2018年12月我国成功发射嫦娥四号探测器,2019年1月嫦娥四号成功落月,我国探月工程四期和深空探测工程全面拉开序幕。假设探测器仅在月球引力作用下,在月球表面附近做匀速圆周运动。可以近似认为探测器的轨道半径等于月球半径。已知该探测器的周期为T,万有引力常量为G。根据这些信息可以计算出下面哪个物理量( ) A.月球的质量 B.月球的平均密度 C.该探测器的加速度 D.该探测器的运行速率,答案,解析,-12-,考点一,考点二,考点三,3.(多选)(2019安徽合肥质量检测)近年来,我国航天事业取得长足进步,相信不久的将来,我国宇航员定会到达火星。若宇航员在距火星表面高h处将一物体(视为质点)以初
7、速度v0水平抛出,测得抛出点与着落点相距2h,已知火星的半径为R,自转周期为T,万有引力常量为G,不计大气阻力。下列说法正确的是( ),答案,解析,-13-,考点一,考点二,考点三,卫星的定轨和变轨问题,考法1 卫星运行参量的分析(H) 规律方法 1.在讨论有关卫星的运动规律时,关键要明确向心力、轨道半径、线速度、角速度、周期和向心加速度,它们之间彼此影响、互相联系。 2.不管是定性分析还是定量计算,必须抓住卫星运动的特点。万有引力提供卫星绕地球做匀速圆周运动的向心力,根据,求出相应物理量的表达式即可讨论或求解,需要注意的是a、v、T均与卫星质量无关。,-14-,考点一,考点二,考点三,3.两
8、种卫星的特点 (1)近地卫星 轨道半径=地球半径。 卫星所受万有引力=mg。 卫星向心加速度=g。 (2)同步卫星 同步卫星绕地心做匀速圆周运动的周期等于地球的自转周期。 所有地球同步卫星都在赤道上空相同的高度上。,-15-,考点一,考点二,考点三,【典例2】在距地面不同高度的太空有许多飞行器。其中“天舟一号”距地面高度约为393 km,哈勃望远镜距地面高度约为612 km,“张衡一号”距地面高度约为500 km。若它们均可视为绕地球圆周运动,则( ) A.“天舟一号”的加速度大于“张衡一号”的加速度 B.哈勃望远镜的线速度大于“张衡一号”的线速度 C.“天舟一号”的周期大于哈勃望远镜的周期
9、D.哈勃望远镜的角速度大于“张衡一号”的角速度,答案,解析,-16-,考点一,考点二,考点三,4.我国已在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭,成功将陆地勘查卫星二号发射升空,该卫星进入预定轨道后,每天绕地球转动16圈。已知地球半径为R,地球同步卫星距离地面的高度为h。则该卫星在预定轨道上绕地球做圆周运动过程中离地面的高度为( ),答案,解析,-17-,考点一,考点二,考点三,5.(2019河南六联考)我国的北斗全球卫星导航定位系统是由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星构成的全球定位系统,30颗非静止轨道卫星中有27颗是中轨道卫星,中轨道卫星的轨道高度约为21 500 km,静止轨道卫星的
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