專題30天體運(yùn)動(dòng)的探索歷程開普勒三大定律萬(wàn)有引力定律

考點(diǎn)一天體運(yùn)動(dòng)的探索歷程

1.地心說(shuō)

(1)地球是宇宙的中心，是靜止不動(dòng)的；

(2)太陽(yáng)、月球以及其他星體都繞地球運(yùn)動(dòng)：

(3)地心說(shuō)的代表人物是古希臘科學(xué)家托勒密.

2.日心說(shuō)

(1)太陽(yáng)是宇宙的中心，是靜止不動(dòng)的，地球和其他行星都繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)；

(2)日心說(shuō)的代表人物是哥白尼.

3.局限性

(1)古人都把天體的運(yùn)動(dòng)看得很神圣，認(rèn)為天體的運(yùn)動(dòng)必然是最完美、最和諧的勻速圓周運(yùn)動(dòng).

(2)開普勒研究了第谷的行星觀測(cè)記錄，發(fā)現(xiàn)如果假設(shè)行星的運(yùn)動(dòng)是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，計(jì)算所得的數(shù)據(jù)與

觀測(cè)數(shù)據(jù)不符.

1.許多科學(xué)家在物理學(xué)發(fā)展過(guò)程中做出了重要貢獻(xiàn)，下列表述正確的是()

A.托勒密提出日心說(shuō)，認(rèn)為太陽(yáng)是宇宙的中心，所有的行星繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)

B.第谷通過(guò)對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)期研究，發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)三定律

C.開普勒通過(guò)分析第谷的天文觀測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律

D.牛頓通過(guò)月地檢驗(yàn)，證明了地面物體所受地球的引力和天體間引力遵循相同的規(guī)律

2.物理學(xué)的發(fā)展充滿了傳奇色彩，期間涌現(xiàn)了一大批優(yōu)秀的物理學(xué)家，以下說(shuō)法符合史實(shí)的是()

A.牛頓首次給出了物理學(xué)正確的研究方法(發(fā)現(xiàn)問(wèn)題一提出假說(shuō)一邏輯推理一實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一得出結(jié)論)，他

的工作標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端

B,第谷接受了哥白尼的日心說(shuō)觀點(diǎn)，并根據(jù)開普勒對(duì)行星運(yùn)動(dòng)觀察記錄的數(shù)據(jù)，應(yīng)用嚴(yán)密的數(shù)學(xué)運(yùn)算，得

出了開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律

C.牛頓通過(guò)比較月球公轉(zhuǎn)的向心加速度和地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度，對(duì)萬(wàn)有引力定律進(jìn)行

了“月一地檢驗(yàn)”

D.卡文迪什在實(shí)驗(yàn)室里通過(guò)對(duì)幾個(gè)鉛球之間萬(wàn)有引力的測(cè)量，得出了引力常量的數(shù)值。引力常量的普適性

成了萬(wàn)有引力定律正確性的有力證據(jù)

3.下列說(shuō)法不行自物理學(xué)史的是()

A.牛頓對(duì)萬(wàn)有引力常量G進(jìn)行了準(zhǔn)確的測(cè)定

B.卡文迪許通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)出了萬(wàn)有引力常量G的數(shù)值

C.牛頓通過(guò)月地檢驗(yàn)，證明了地面物體所受地球的引力和天體間引力遵循相同的規(guī)律

D.開普勒認(rèn)真整理和研究第谷留下的觀測(cè)記錄最終確定行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌跡是橢圓

考點(diǎn)二開普勒三大定律

1.開普勒三大定律

定律內(nèi)容圖示或公式

所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道地毯L1:?、

開普勒第一定律（軌道定律）都是橢圓，太陽(yáng)處在橢圓的一

個(gè)焦點(diǎn)上

對(duì)任意一個(gè)行星來(lái)說(shuō)，它與太

開普勒第二定律（面積定律）陽(yáng)的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃

過(guò)相等的面積

所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的3

*=A,A是一個(gè)與行星無(wú)關(guān)的

開普勒第三定律（周期定律）三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二

次方的比值都相等常量

2.行星的軌道與圓十分接近，在中學(xué)階段的研究中可按圓軌道處理。這樣：

3.開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律也適用于其他天體系統(tǒng)，例如月球、衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動(dòng)。

4.環(huán)繞體繞中心天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有，化簡(jiǎn)得］=*M可見環(huán)繞體繞不同的中心

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天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)3與中心天體的質(zhì)量成正比，當(dāng)環(huán)繞體做橢圓運(yùn)動(dòng)時(shí)3也與中心天體的質(zhì)量成正比,

此時(shí)r對(duì)應(yīng)橢圓的半長(zhǎng)軸。

4.（2023?全國(guó)?高三專題練習(xí)）在人類對(duì)行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)過(guò)程，開普勒作出了劃時(shí)代的貢獻(xiàn)。對(duì)開

普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的理解，下列說(shuō)法中正確的是（）

A.此定律不僅適用于行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，也適用于宇宙中其他衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動(dòng)

B.牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律后，開普勒整理牛頓的觀測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律

C?行星繞太陽(yáng)做橢圓軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，線速度方向時(shí)刻在變，但大小始終不變

D.由開普勒第三定律W=k,月亮繞地球運(yùn)動(dòng)的〃值與人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的才不同

5.開普勒定律指出，行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道都是橢圓。太陽(yáng)與這些橢圓的關(guān)系是（）

A.太陽(yáng)處在所有橢圓的中心上

B.在相等時(shí)間內(nèi)，太陽(yáng)與每一顆行星的連線掃過(guò)相等的的面積

C.所有行星軌道半長(zhǎng)軸的三次方與公轉(zhuǎn)周期二次方的比值都相等，且該比值與太陽(yáng)無(wú)關(guān)

D.所有行星軌道半長(zhǎng)軸的三次方與公轉(zhuǎn)周期二次方的比值都相等，且該比值與行星無(wú)關(guān)

6.（2022?山東煙臺(tái)?高一期末）關(guān)于開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律，下列說(shuō)法正確的是（）

A.所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是圓

B.行星軌道的半長(zhǎng)軸越長(zhǎng)，其公轉(zhuǎn)周期越大

C.行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，離太陽(yáng)越遠(yuǎn)運(yùn)行速度越大

D.火星繞太陽(yáng)運(yùn)行時(shí)，它與太陽(yáng)的連線在任意相等的時(shí)間內(nèi)所掃過(guò)的面積不相等

7.關(guān)于開普勒行星運(yùn)動(dòng)的公式導(dǎo)=k,以下理解正確的是（）

T2

A.所有行星的軌道都是圓，〃是圓的半徑

B.若地球繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)軌道的半長(zhǎng)軸為R地，周期為7地；月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)軌道的長(zhǎng)半軸為R月，周期為T月,

C.〃與叢成正比、與片成反比

D.4只與中心天體有關(guān)

8.（2022?吉林通化?高一期末）月球運(yùn)行軌道為如圖所示的繞地球E運(yùn)動(dòng)的橢圓軌道，地球E位于橢圓

的一個(gè)焦點(diǎn)上。軌道上標(biāo)記了月球經(jīng)過(guò)相等時(shí)間間隔（At=5，7為軌道周期）的位置。只考慮月球與地

14

球間的相互作用，則下列說(shuō)法正確的是（）

?.面積s>&

B.月球在軌道1點(diǎn)的速度小于8點(diǎn)的速度

C.r=Ca1,其中C為常數(shù)，a為橢圓半長(zhǎng)軸

D.Te=Cb3,其中C'為常數(shù)，6為橢圓半短軸

9.（多選）我國(guó)古代為區(qū)分季節(jié)有節(jié)氣之說(shuō)，二十四節(jié)氣準(zhǔn)確的反映了自然節(jié)律變化，在人們?nèi)粘Ｉ钪邪l(fā)

揮了極為重要的作用。它不僅是指導(dǎo)農(nóng)耕生產(chǎn)的時(shí)節(jié)體系，更是包含有豐富民俗事象的民俗系統(tǒng)。二十四

節(jié)氣蘊(yùn)含著悠久的文化內(nèi)涵和歷史積淀，是中華民族悠久歷史文化的重要組成部分。如圖所示，為地球沿

橢圓形軌道繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)所處的四個(gè)位置，分別對(duì)應(yīng)我國(guó)的四個(gè)節(jié)氣。以下說(shuō)法正確的是（）

春分

3月21日

-0-

夏至?l冬至

6月22日。:O912月20日

\：/

O

秋分

9月23日

A.地球做勻速橢圓軌道運(yùn)動(dòng)

B.太陽(yáng)在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上

C.冬至?xí)r地球公轉(zhuǎn)速度最大

D.秋分時(shí)地球公轉(zhuǎn)速度最小

10.太陽(yáng)系八大行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道可粗略地視為圓，表格是各行星的軌道半徑，從表中所列數(shù)據(jù)可以

估算出海王星的公轉(zhuǎn)周期最接近（）

天王海王

行星名稱水星金星地球火星木星土星

星星

軌道半徑/X

0.5791.081.502.287.7814.328.745.0

1011m

A.80年B.120年C.165年D.200年

11.（2021?高考全國(guó)卷乙）科學(xué)家對(duì)銀河系中心附近的恒星S2進(jìn)行了多年的持續(xù)觀測(cè)，給出1994年到2002

年間S2的位置如圖所示?？茖W(xué)家認(rèn)為S2的運(yùn)動(dòng)軌跡是半長(zhǎng)軸約為1000AU（太陽(yáng)到地球的距離為1AU）的

橢圓，銀河系中心可能存在超大質(zhì)量黑洞。這項(xiàng)研究工作獲得了2020年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。若認(rèn)為S2所受

的作用力主要為該大質(zhì)量黑洞的引力，設(shè)太陽(yáng)的質(zhì)量為必可以推測(cè)出該黑洞質(zhì)量約為（）

A.4X10'MB.4×IO6J/

C.4×10s>D.4×10>

考點(diǎn)三萬(wàn)有引力定律

1.內(nèi)容：自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量

用和加的乘積成正比，與它們之間距離r的二次方成反比。

2.表達(dá)式：F=G-j,G為引力常量，其值為6=6.67X10-"N?m2∕kg:

3.適用條件

（1）公式適用于質(zhì)點(diǎn)間的相互作用。當(dāng)兩個(gè)物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物體本身的大小時(shí)，物體可視為質(zhì)點(diǎn)。

（2）質(zhì)量分布均勻的球體可視為質(zhì)點(diǎn)，r是兩球球心間的距離.

12.兩個(gè)質(zhì)量均勻的球形物體，兩球心相距r時(shí)它們之間的萬(wàn)有引力為匕若將兩球的半徑都加倍，兩球心

的距離也加倍，它們之間的作用力為（）

A.2FB.4尸C.8FD.16A

13.（2021?山東等級(jí)考）從“玉兔”登月到“祝融”探火，我國(guó)星際探測(cè)事業(yè)實(shí)現(xiàn)了由地月系到行星際的

跨越。已知火星質(zhì)量約為月球的9倍，半徑約為月球的2倍，“祝融”火星車的質(zhì)量約為“玉兔”月球車

的2倍。在著陸前，“祝融”和“玉兔”都會(huì)經(jīng)歷一個(gè)由著陸平臺(tái)支撐的懸停過(guò)程。懸停時(shí)，“祝融”與

“玉兔”所受著陸平臺(tái)的作用力大小之比為（）

A.9：1B.9：2

C.36：1D.72：1

14.（2020?高考全國(guó)卷I）火星的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的表，半徑約為地球半徑的;，則同一物體在火星表面

與在地球表面受到的引力的比值約為（）

A.0.2B,0.4

C.