《创新课堂》第七章 万有引力与宇宙航行 章末整合提升 体系构建 素养提升 课件 高中物理必修第二册（人教版）
文档属性
| 名称 | 《创新课堂》第七章 万有引力与宇宙航行 章末整合提升 体系构建 素养提升 课件 高中物理必修第二册（人教版） |
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| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.1MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2026-01-31 00:00:00 | ||
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文档简介
(共22张PPT)
章末整合提升 体系构建 素养提升
01
体系构建
02
素养提升
目 录
01
PART
体系构建
02
PART
素养提升
一、行星或卫星运行参量的比较
1. 定量分析法
（1）列出五个连等式
G＝ma＝m＝mω2r＝mr。
（2）导出四个表达式
a＝，v＝，ω＝，T＝。
（3）结合r大小关系，比较得出a、v、ω、T的大小关系。
2. 定性结论法
将下述结论牢记于心：r越大，向心加速度、线速度、动能、角速度均越
小，而周期越大。
【例1】 〔多选〕（2024·福建高考真题）据报道，我国计划发射的“巡
天号”望远镜将运行在离地面约400 km的轨道上，其视场比“哈勃”望远
镜的更大。已知“哈勃”运行在离地面约550 km的轨道上，若两望远镜绕
地球近似做匀速圆周运动，则“巡天号”（ CD ）
A. 角速度大小比“哈勃”的小
B. 线速度大小比“哈勃”的小
C. 运行周期比“哈勃”的小
D. 向心加速度大小比“哈勃”的大
CD
解析：根据万有引力提供向心力可得＝mω2r＝m＝mr＝ma，可得
ω＝，v＝，T＝，a＝，由于“巡天号”的轨道半径小于
“哈勃号”的轨道半径，则有ω巡＞ω哈，v巡＞v哈，T巡＜T哈 ，a巡＞a哈 ，故
选C、D。
【例2】 〔多选〕（2024·天津高考真题）卫星未发射时静置在赤道上随
地球转动，地球半径为R。卫星发射后在地球同步轨道上做匀速圆周运
动，轨道半径为r。则卫星未发射时和在轨道上运行时（ AC ）
A. 角速度之比为1∶1
B. 线速度之比为∶
C. 向心加速度之比为R∶r
D. 受到地球的万有引力之比为R2∶r2
AC
解析：卫星未发射时静置在赤道上随地球转动，角速度与地球自转角速度
相等，卫星发射后在地球同步轨道上做匀速圆周运动，角速度与地球自转
角速度相等，则卫星未发射时和在轨道上运行时角速度之比为1∶1，故A
正确；根据题意，由公式v＝ωr可知，卫星未发射时和在轨道上运行时，
由于角速度相等，则线速度之比为R∶r，故B错误；根据题意，由公式an
＝ω2r可知，卫星未发射时和在轨道上运行时，由于角速度相等，则向心加
速度之比为R∶r，故C正确；根据题意，由公式F＝可知，卫星未发射
时和在轨道上运行时，受到地球的万有引力之比与轨道半径的平方成反
比，即r2∶R2，故D错误。
二、天体质量和密度的估算
1. 利用天体表面的重力加速度g和天体半径R。
（1）由G＝mg，得天体质量M＝。
（2）天体密度ρ＝＝＝。
（3）GM＝gR2称为黄金代换公式。
2. 测出卫星绕天体做匀速圆周运动的周期T和半径r。
（1）由G＝mr，得天体的质量M＝。
（2）若已知天体的半径R，则天体的密度ρ＝＝＝。
（3）若卫星绕天体表面运行时，可认为轨道半径r等于天体半径R，则天
体密度ρ＝，可见，只要测出卫星环绕天体表面运动的周期T，就可估算
出中心天体的密度。
【例3】 （2024·海南高考6题）嫦娥六号进入环月圆轨道，周期为T，轨
道高度与月球半径之比为k，引力常量为G，则月球的平均密度为
（ D ）
A. B.
C. D.
D
解析：设轨道高度为h，月球半径为R，由万有引力提供向心力可知，
ρ＝，
D正确。
【例4】 （2024·新课标卷16题）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GJ1002c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（ B ）
A. 0.001倍 B. 0.1倍
C. 10倍 D. 1 000倍
解析：＝mr→M＝→＝＝≈0.1，即这颗红矮星
的质量约为太阳质量的0.1倍。B正确。
B
三、卫星的变轨
1. 制动变轨：卫星的速率变小时，使得万有引力大于所需向心力，即G
＞m，卫星做向心运动，轨道半径将变小，所以要使卫星的轨道半径变
小，需开动反冲发动机。使卫星做减速运动。
2. 加速变轨：卫星速率增大时，使得万有引力小于所需向心力，即G＜
m，卫星做离心运动，轨道半径将变大。所以要使卫星的轨道半径变
大。需开动反冲发动机，使卫星做加速运动。
【例5】 （2024·浙江6月选考8题）与地球公转轨道“外切”的小行星甲
和“内切”的小行星乙的公转轨道如图所示，假设这些小行星与地球的公
转轨道都在同一平面内，地球的公转半径为R，小行星甲的远日点到太阳
的距离为R1，小行星乙的近日点到太阳的距离为R2，则（ D ）
D
A. 小行星甲在远日点的速度大于近日点的速度
B. 小行星乙在远日点的加速度小于地球公转加速度
C. 小行星甲与乙的运行周期之比＝
D. 甲、乙两星从远日点到近日点的时间之比＝
解析：由开普勒第二定律知小行星甲在远日点的速度小于在近日点的速
度，A错误；小行星乙在远日点到太阳的距离与地球到太阳的距离相等，
由G＝ma可知，小行星乙在远日点的加速度和地球的公转加速度相等，
B错误；根据开普勒第三定律，有＝，解得＝
，C错误；甲、乙两星从远日点到近日点的时间之比＝＝
＝，D正确。
【考教衔接】
真题 探源 本题源于人教版必修第二册P58·练习与应用T4的情境：
地球的公转轨道接近圆，哈雷彗星的运动轨道则是一个非常扁
的椭圆（如图）。天文学家哈雷成功预言了哈雷彗星的回
归。……
（1）……
（2）若哈雷彗星在近日点与太阳中心的距离为r1，线速度的大
小为v1；在远日点与太阳中心的距离为r2，线速度大小为v2，请
比较哪个速度大，并求得哈雷彗星在近日点和远日点的加速度
大小之比
衔接 分析 （1）“教材习题”以地球和哈雷彗星围绕太阳的公转为情境，
第（2）问考查了哈雷彗星在近日点和远日点线速度大小和加速
度大小的比较。
（2）2024年浙江高考真题以地球和小行星甲、乙围绕太阳公转
为情境，除考查小行星甲、乙在近日点和远日点线速度、加速
度大小的比较外，还考查了小行星甲、乙的运动周期之比和运
动时间之比。
（3）两题题设情境相似，问题设置相似
解题 通法 （1）由开普勒第二定律比较近日点和远日点、线速度的大小。
（2）由开普勒第三定律求运动周期之比。
（3）由万有引力定律和牛顿第二定律比较加速度的大小
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章末整合提升 体系构建 素养提升
01
体系构建
02
素养提升
目 录
01
PART
体系构建
02
PART
素养提升
一、行星或卫星运行参量的比较
1. 定量分析法
（1）列出五个连等式
G＝ma＝m＝mω2r＝mr。
（2）导出四个表达式
a＝，v＝，ω＝，T＝。
（3）结合r大小关系，比较得出a、v、ω、T的大小关系。
2. 定性结论法
将下述结论牢记于心：r越大，向心加速度、线速度、动能、角速度均越
小，而周期越大。
【例1】 〔多选〕（2024·福建高考真题）据报道，我国计划发射的“巡
天号”望远镜将运行在离地面约400 km的轨道上，其视场比“哈勃”望远
镜的更大。已知“哈勃”运行在离地面约550 km的轨道上，若两望远镜绕
地球近似做匀速圆周运动，则“巡天号”（ CD ）
A. 角速度大小比“哈勃”的小
B. 线速度大小比“哈勃”的小
C. 运行周期比“哈勃”的小
D. 向心加速度大小比“哈勃”的大
CD
解析：根据万有引力提供向心力可得＝mω2r＝m＝mr＝ma，可得
ω＝，v＝，T＝，a＝，由于“巡天号”的轨道半径小于
“哈勃号”的轨道半径，则有ω巡＞ω哈，v巡＞v哈，T巡＜T哈 ，a巡＞a哈 ，故
选C、D。
【例2】 〔多选〕（2024·天津高考真题）卫星未发射时静置在赤道上随
地球转动，地球半径为R。卫星发射后在地球同步轨道上做匀速圆周运
动，轨道半径为r。则卫星未发射时和在轨道上运行时（ AC ）
A. 角速度之比为1∶1
B. 线速度之比为∶
C. 向心加速度之比为R∶r
D. 受到地球的万有引力之比为R2∶r2
AC
解析：卫星未发射时静置在赤道上随地球转动，角速度与地球自转角速度
相等，卫星发射后在地球同步轨道上做匀速圆周运动，角速度与地球自转
角速度相等，则卫星未发射时和在轨道上运行时角速度之比为1∶1，故A
正确；根据题意，由公式v＝ωr可知，卫星未发射时和在轨道上运行时，
由于角速度相等，则线速度之比为R∶r，故B错误；根据题意，由公式an
＝ω2r可知，卫星未发射时和在轨道上运行时，由于角速度相等，则向心加
速度之比为R∶r，故C正确；根据题意，由公式F＝可知，卫星未发射
时和在轨道上运行时，受到地球的万有引力之比与轨道半径的平方成反
比，即r2∶R2，故D错误。
二、天体质量和密度的估算
1. 利用天体表面的重力加速度g和天体半径R。
（1）由G＝mg，得天体质量M＝。
（2）天体密度ρ＝＝＝。
（3）GM＝gR2称为黄金代换公式。
2. 测出卫星绕天体做匀速圆周运动的周期T和半径r。
（1）由G＝mr，得天体的质量M＝。
（2）若已知天体的半径R，则天体的密度ρ＝＝＝。
（3）若卫星绕天体表面运行时，可认为轨道半径r等于天体半径R，则天
体密度ρ＝，可见，只要测出卫星环绕天体表面运动的周期T，就可估算
出中心天体的密度。
【例3】 （2024·海南高考6题）嫦娥六号进入环月圆轨道，周期为T，轨
道高度与月球半径之比为k，引力常量为G，则月球的平均密度为
（ D ）
A. B.
C. D.
D
解析：设轨道高度为h，月球半径为R，由万有引力提供向心力可知，
ρ＝，
D正确。
【例4】 （2024·新课标卷16题）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GJ1002c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（ B ）
A. 0.001倍 B. 0.1倍
C. 10倍 D. 1 000倍
解析：＝mr→M＝→＝＝≈0.1，即这颗红矮星
的质量约为太阳质量的0.1倍。B正确。
B
三、卫星的变轨
1. 制动变轨：卫星的速率变小时，使得万有引力大于所需向心力，即G
＞m，卫星做向心运动，轨道半径将变小，所以要使卫星的轨道半径变
小，需开动反冲发动机。使卫星做减速运动。
2. 加速变轨：卫星速率增大时，使得万有引力小于所需向心力，即G＜
m，卫星做离心运动，轨道半径将变大。所以要使卫星的轨道半径变
大。需开动反冲发动机，使卫星做加速运动。
【例5】 （2024·浙江6月选考8题）与地球公转轨道“外切”的小行星甲
和“内切”的小行星乙的公转轨道如图所示，假设这些小行星与地球的公
转轨道都在同一平面内，地球的公转半径为R，小行星甲的远日点到太阳
的距离为R1，小行星乙的近日点到太阳的距离为R2，则（ D ）
D
A. 小行星甲在远日点的速度大于近日点的速度
B. 小行星乙在远日点的加速度小于地球公转加速度
C. 小行星甲与乙的运行周期之比＝
D. 甲、乙两星从远日点到近日点的时间之比＝
解析：由开普勒第二定律知小行星甲在远日点的速度小于在近日点的速
度，A错误；小行星乙在远日点到太阳的距离与地球到太阳的距离相等，
由G＝ma可知，小行星乙在远日点的加速度和地球的公转加速度相等，
B错误；根据开普勒第三定律，有＝，解得＝
，C错误；甲、乙两星从远日点到近日点的时间之比＝＝
＝，D正确。
【考教衔接】
真题 探源 本题源于人教版必修第二册P58·练习与应用T4的情境：
地球的公转轨道接近圆，哈雷彗星的运动轨道则是一个非常扁
的椭圆（如图）。天文学家哈雷成功预言了哈雷彗星的回
归。……
（1）……
（2）若哈雷彗星在近日点与太阳中心的距离为r1，线速度的大
小为v1；在远日点与太阳中心的距离为r2，线速度大小为v2，请
比较哪个速度大，并求得哈雷彗星在近日点和远日点的加速度
大小之比
衔接 分析 （1）“教材习题”以地球和哈雷彗星围绕太阳的公转为情境，
第（2）问考查了哈雷彗星在近日点和远日点线速度大小和加速
度大小的比较。
（2）2024年浙江高考真题以地球和小行星甲、乙围绕太阳公转
为情境，除考查小行星甲、乙在近日点和远日点线速度、加速
度大小的比较外，还考查了小行星甲、乙的运动周期之比和运
动时间之比。
（3）两题题设情境相似，问题设置相似
解题 通法 （1）由开普勒第二定律比较近日点和远日点、线速度的大小。
（2）由开普勒第三定律求运动周期之比。
（3）由万有引力定律和牛顿第二定律比较加速度的大小
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