2026届高考物理一轮复习课件 第五章 第1讲 行星的运动 万有引力与相对论

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1.通过史实,了解万有引力定律的发现过程。知道万有引力定律。认识发现万有引力定律的重要意义。认识科学定律对人类探索未知世界的作用。2.会计算人造地球卫星的环绕速度。知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。
行星的运动　万有引力与相对论
中国科技网2024年9月26日消息显示,天文学家发现地球即将迎来一个新的“迷你月亮”。这颗新发现的小行星被命名为2024PT5,直径可能在5至42米之间,它将于9月29日至11月25日期间,在距地球约420万千米远的地方绕地球运行。之后它将返回日心轨道。请思考:(1)不同的小行星绕地球运动的轨道以及速度周期等有何特点?(2)万有引力定律的内容、公式及适用条件是什么?(3)地球表面不同纬度的物体所受万有引力和重力有何关系?用什么方法可以计算出地球质量?
1.(2025·内蒙古高考适应性考试)紫金山—阿特拉斯彗星由紫金山天文台首次发现,其绕太阳运行周期约为6万年。该彗星轨道的半长轴与日地平均距离的比值约为(　　)[A] 1.5×103[B] 1.5×104[C] 1.5×106[D] 1.5×107
2.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] 月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离[C] 地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离[D] 人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期
(1)已知同一行星在轨道的两个位置的速度:近日点速度大小为v1,远日点速度大小为v2,近日点与太阳距离为r1,远日点与太阳距离为r2。试推导v1、v2与r1、r2间有什么关系。
对开普勒定律的三点理解
(1)开普勒定律除了适用于行星绕太阳的运动,同样适用于月球(人造卫星)绕地球的运动等天体系统。
[例1] 【对开普勒定律的理解】 (2024·广东一模)如图所示为太阳系主要天体的分布示意图,下列关于太阳系行星运动规律的描述正确的是(　　)[A] 所有行星均以太阳为中心做匀速圆周运动[B] 地球与太阳的连线、火星与太阳的连线在单位时间内扫过的面积相等[C] 所有行星运行轨道半长轴的二次方与其公转周期的三次方之比都相等[D] 地球和火星围绕太阳运行的轨道都是椭圆,且这两个椭圆必定有公共的焦点
[例2] 【开普勒定律的应用】(2025·安徽合肥阶段练习)(多选)如图所示,“天问一号”探测器在M点制动后,成功进入近火点为N的椭圆轨道,探测器在椭圆轨道上环绕数圈后,在N点再次制动后顺利进入近火圆轨道。已知探测器在近火圆轨道上的周期为T,椭圆轨道的长轴为火星半径的3倍,忽略火星的自转,则(　 　)
(1)开普勒第二定律及其引出的推论,不仅适用于绕太阳运转的所有行星,也适用于以行星为中心的卫星,还适用于单颗行星或卫星沿椭圆轨道运行的情况。但需要注意的是,不同行星的运行不能套用开普勒第二定律。
1.万有引力与重力的关系地球对物体的万有引力F表现为两个效果:一是重力mg,二是提供物体随地球自转的向心力F向,如图所示。
2.地球表面上的重力加速度
3.万有引力的两个推论
推论1:在匀质球壳空腔内的任意位置处,质点受到球壳的万有引力的合力为零,即∑F引=0。
[例3] 【重力与万有引力的关系】(多选)万有引力定律能够很好地将天体运行规律与地球上物体运动规律具有的内在一致性统一起来。用弹簧测力计称量一个相对于地球静止的小物体的重力,随称量位置的变化可能会有不同的结果。已知地球质量为M,引力常量为G,将地球视为半径为R、质量分布均匀的球体。下列说法正确的是(　　 )
[例4] 【“挖补法”求解万有引力】(2025·江苏南通开学考)如图所示为一半径为R、质量为M均匀分布的球体,从中挖去直径为R的球体,虚线过两球的球心,一质点分别位于图中的1、2、3点时,受到的万有引力分别为F1、F2、F3,则有(　　)[A] F1