2026届高考物理一轮总复习第5章万有引力与宇宙航行第25讲万有引力定律及应用相对论课件

这是一份2026届高考物理一轮总复习第5章万有引力与宇宙航行第25讲万有引力定律及应用相对论课件，共60页。PPT课件主要包含了基础梳理·易错辨析，核心考点·重点突破，名师讲坛·素养提升，三次方，二次方，两物体质量的乘积，两物体间距离的二次方，匀速圆周，万有引力，地球表面等内容，欢迎下载使用。
第25讲　万有引力定律及应用　相对论
二、万有引力定律及应用1．内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小与___________________成正比，与_______________________成反比。2．公式：F＝_____________，其中G为引力常量，G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，其值由卡文迪什通过扭秤实验测得。公式中的r是两个物体之间的_______。3．适用条件：适用于两个_______或均匀球体；r为两质点或均匀球体球心间的距离。
三、天体或卫星运动问题分析1．将天体或卫星的运动看成___________运动，其所需向心力由___________提供。2．表达式
四、宇宙速度1．第一宇宙速度(1)第一宇宙速度又叫_______速度，其数值为_______km/s。(2)第一宇宙速度是人造卫星在___________附近环绕地球做匀速圆周运动时具有的速度。(3)第一宇宙速度是人造卫星的最小_______速度，也是人造卫星的最大_______速度。
2．第二宇宙速度(脱离速度)使物体挣脱_______引力束缚的最小发射速度，其数值为_________ km/s。3．第三宇宙速度(逃逸速度)使物体挣脱_______引力束缚的最小发射速度，其数值为_________ km/s。
五、相对论时空观与牛顿力学的局限性1．相对论时空观(1)爱因斯坦的两个假设：①在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是_______的。②真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是_______的。(2)爱因斯坦假设的结果
①时间延缓效应如果相对于地面以v运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为Δτ，地面上的人观察到该物体完成这个动作的时间间隔为Δt，那么两者之间的关系是Δt＝____________。②长度收缩效应如果与杆相对静止的人测得杆长是l0，沿着杆的方向，以v相对杆运动的人测得杆长是l，那么两者之间的关系是l＝____________。
2．牛顿力学的成就与局限性牛顿力学适用于宏观物体，低速运动。
1．只有天体之间才存在万有引力。(　　)
3．牛顿发现了万有引力定律并第一个测出了地球的质量。(　　)4．行星在椭圆轨道上运行速率是变化的，离太阳越远，运行速率越大。(　　)
5．人造地球卫星绕地球运动，其轨道平面一定过地心。(　　)6．探月卫星的发射速度必须大于第三宇宙速度。(　　)7．牛顿总结了前人的科研成果，在此基础上，经过研究得出了万有引力定律。(　　)8．牛顿利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量。(　　)
(基础考点·自主探究)1．行星绕太阳的运动通常按圆轨道处理。
【跟踪训练】(开普勒第一定律和第二定律的应用)如图所示，是某小行星绕太阳运动的椭圆轨道，M、N、P是小行星依次经过的三个位置，F1、F2为椭圆的两个焦点。小行星由M到N和由N到P的过程中，通过的路程相等，小行星与太阳中心的连线扫过的面积分别为S1和S2。已知由M到N过程中，太阳的引力对小行星做正功。下列判断正确的是(　　)A．太阳位于焦点F1处B．S1>S2C．在M和N处，小行星的动能EkM>EkND．在N和P处，小行星的加速度aN>aP
(开普勒第三定律的应用)2023年4月12日，水星抵达今年第一次东大距的位置。由于水星是地内行星，平时都在太阳附近难以观察，从地球看出去，水星和太阳的最大夹角θ(也称距角，即“大距”)时，观测时机最佳，如图所示。若将水星与地球的公转均视为圆周运动，地球公转周期约为水星公转周期的4倍，则水星东大距时的距角θ的正弦值sin θ为(　　)
万有引力定律及重力加速度的理解
(能力考点·深度研析)1．万有引力与重力的关系(1)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)万有引力与重力的定量关系：
2．不同位置处重力加速度的比较
►考向1　地球外部某点和地球内部某点加速度的计算 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，则矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为(　　)
►考向2　万有引力与重力的关系
►考向3　挖补法求解万有引力 有一质量为M、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m的质点。现从球体中挖去半径为0.5R的小球体，如图所示，引力常量为G，则剩余部分对m的万有引力为(　　)
A．0.2 m B．1 m C．4 m D．6 m[答案]　B
(能力考点·深度研析)1．解答人造地球卫星运行问题的策略(1)一种模型：无论自然天体(如地球、月亮)还是人造天体(如宇宙飞船、人造卫星)都可以看作质点围绕中心天体(视为静止)做匀速圆周运动。
2．天体质量和密度的计算
3．行星(或卫星)运行参数的确定四字结论：越高越慢
4．人造卫星运行轨道卫星运行的轨道平面一定通过地心，一般分为赤道轨道、极地轨道和其他轨道，其中一种同步卫星的轨道是赤道轨道。如图所示。
►考向1　天体质量和密度的计算
估算天体质量和密度时应注意的问题(1)利用万有引力提供天体做圆周运动的向心力估算天体质量时，估算的只是中心天体的质量，并非环绕天体的质量。
►考向2　行星(或卫星)运行参数的确定 (多选)(2022·辽宁高考)如图所示，行星绕太阳的公转可以看作匀速圆周运动，在地面上容易测得地球—水星连线与地球—太阳连线夹角α，地球—金星连线与地球—太阳连线夹角β，两角最大值分别为αm、βm，则(　　)A．水星的公转周期比金星的大B．水星的公转向心加速度比金星的大C．水星与金星的公转轨道半径之比为sin αm∶sin βm
【跟踪训练】(天体质量的计算)(2024·新课标卷)天文学家发现，在太阳系外的一颗红矮星有两颗行星绕其运行，其中行星GJ1002的轨道近似为圆，轨道半径约为日地距离的0.07倍，周期约为0.06年，则这颗红矮星的质量约为太阳质量的(　　)A．0.001倍 B．0.1倍C．10倍 D．1 000倍[答案]　B
(天体密度的计算)(多选)中国新闻网宣布：在摩洛哥坠落的陨石被证实来自火星。某同学想根据平时收集的部分火星资料计算出火星的密度，再与这颗陨石的密度进行比较。下列计算火星密度的公式正确的是(引力常量G已知，忽略火星自转的影响)(　　)
(人造卫星运行参数的确定)(2024·江西卷)“嫦娥六号”探测器于2024年5月8日进入环月轨道，后续经调整环月轨道高度和倾角，实施月球背面软着陆。当探测器的轨道半径从r1调整到r2时(两轨道均可视为圆形轨道)，其动能和周期从Ek1、T1分别变为Ek2、T2。下列选项正确的是(　　)
(能力考点·深度研析)1．第一宇宙速度的推导
注意：第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度，也是人造卫星的最大环绕速度。2．宇宙速度与运动轨迹的关系(1)v发＝7.9 km/s时，卫星绕地球表面做匀速圆周运动。(2)7.9 km/s