2025年高考物理重难点讲义专练(新高考通用)重难点04万有引力与航天(五类热点问题和三大概念理解应用)(原卷版+解析).docxVIP

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重难点04万有引力与航天

（五类热点问题和三大概念理解应用）

考点分析

三年考情分析

2025命题热点

开普勒行星运动定律与万有引力定律的应用

2024：山东卷、新课标卷、广西卷

2023：山东卷、辽宁卷、湖北卷、湖南卷

2022：广东卷

天体运动模型

人造卫星运行参数

人造卫星和天体运动

2024：甘肃卷、湖北卷、河北卷、湖南卷、全国甲卷、广东卷、黑吉辽卷、安徽卷

2023：广东卷、海南卷、北京卷、福建卷、江苏卷、新课标卷、浙江6月选考卷

2022：湖北卷、广东卷、山东卷、湖南卷、福建卷

【课标要求】

1.会利用开普勒定律分析天体的运行规律。

2.会应用万有引力定律比较卫星的运行参量。

3.熟悉多星模型，会分析卫星的变轨和对接、追及相遇问题。

【考查方向】

与航天技术息息相关的“万有引力定律”一直是高考的热点、必考点。借此命题,通过构建模型、分析和推理，运用万有引力提供向心力规律来分析天体运动问题，强化运动观念和相互作用观念，提升科学思维素养。

【备考建议】

复习本专题时，在理解万有引力定律、宇宙速度等的基础上，对于天体或人造天体绕某个中心天体运动问题，要明确一个模型：匀速圆周运动模型；灵活应用两组公式。卫星运动的向心力来源于万有引力：复习过程要多关注我国航空航天技术发展的必威体育精装版成果，重点培养考生的模型建构能力、推理论证能力、运算能力和估算能力,掌握比例法分析问题的技巧。

【情境解读】

一、结合我国航天成果

1.卫星发射与运行：以我国必威体育精装版发射的卫星，如2024年的嫦娥六号探测器、鹊桥二号中继星等为背景，考查卫星在不同轨道上的运动参数、变轨问题、能量变化等。如已知卫星轨道半径求其运行周期、速度等，或者分析卫星从低轨道向高轨道变轨时速度、加速度的变化。

2.载人航天与空间站建设：围绕神舟系列载人飞船与空间站的对接过程，如神舟十七号与天和核心舱的对接，考查飞船在不同轨道的加速度、速度大小比较，以及变轨过程中的时间计算等。

二、以天体观测与研究为背景

1.行星运动规律：根据开普勒定律，分析行星在椭圆轨道上不同位置的速度、加速度变化，以及周期与轨道半径的关系。例如，给出小行星与地球公转轨道的相关数据，判断小行星在远日点、近日点的速度大小，或者计算其运行周期之比。

2.双星或多星系统：以双星系统或多星系统为情境，考查学生对万有引力提供向心力的理解和应用。如已知双星的质量和距离，求它们的运动周期、轨道半径等。

三、基于科学探测与技术应用

1.引力探测技术：以引力探测实验或技术为背景，如引力波探测的“天琴计划”，通过比较不同轨道半径卫星的周期等物理量，考查万有引力定律和圆周运动知识。

2.掩星探测技术：涉及掩星探测技术的应用，考查学生对卫星运动的理解。如比较掩星和导航卫星在相同时间内转过的圆心角、运动路程、周期以及速度变化率等。

【高分技巧】

一、开普勒行星运动定律

定律

内容

图示或公式

开普勒第一定律(轨道定律)

所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在的一个焦点上

开普勒第二定律(面积定律)

对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等

开普勒第三定律(周期定律)

所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等?

,是一个与行星无关的常量

二、赤道上的物体与近地卫星、同步卫星的比较

1．分析人造卫星运动的两条思路

(1)万有引力提供向心力即Geq\f(Mm,r2)＝ma。

(2)天体对其表面的物体的万有引力近似等于重力，即eq\f(GMm,R2)＝mg或gR2＝GM(R、g分别是天体的半径、表面重力加速度)，公式gR2＝GM应用广泛，被称为“黄金代换”。

2．人造卫星的加速度、线速度、角速度、周期与轨道半径的关系

eq\f(GMm,r2)＝eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(ma→a＝\f(GM,r2)→a∝\f(1,r2),m\f(v2,r)→v＝\r(\f(GM,r))→v∝\f(1,\r(r)),mω2r→ω＝\r(\f(GM,r3))→ω∝\f(1,\r(r3)),m\f(4π2,T2)r→T＝\r(\f(4π2r3,GM))→T∝\r(r3)))eq\a\vs4\al(越高,越慢)

3．同步卫星的六个“一定”

赤道上的物体与近地卫星、同步卫星的比较

如图所示，a为近地卫星，半径为r1；b为地球同步卫星，半径为r2；c为赤道上随地球自转的物体，半径为r3。

比较内容

赤道表面的物体

近地卫星

同步卫星

向心力来源

万有引力的分力

万有引力

向心力方向

指向地心

重力与万有引力的关系

重力略小于万有引力

重力等于万有引力

线速度

v1＝ω1R

v2＝eq\r(\f(GM,R))

v3＝ω3(R＋h)＝eq\r(