2025年高考物理复习考点解密追踪与预测（新高考）压轴题04 天体物理（原卷版）.docx
压轴题04天体物理
考向分析
万有引力定律及其应用是一级考点，以选择题为主。万有引力定律是自然界最普遍的一条定律，2024高考命题中预计很少直接考查万有引力的计算，但万有引力提供向心力是分析几乎所有天体运动类问题的根本依据，复习时应注重定律的理解及应用。
万有引力定律及其应用是一级考点，以选择题为主。万有引力定律是自然界最普遍的一条定律，2024高考命题中预计很少直接考查万有引力的计算，但万有引力提供向心力是分析几乎所有天体运动类问题的根本依据，复习时应注重定律的理解及应用。
从常考题型的角度来说，以人造卫星绕地球做圆周运动为背景，考查线速度、角速度、轨道半径、周期、加速度等物理量的变化，求解中心天体的质量和密度问题，也常涉及牛顿运动定律和开普勒定律。
二、压轴题要领
热点题型一开普勒定律万有引力定律的理解与应用
1．开普勒行星运动定律
(1)行星绕太阳的运动通常按圆轨道处理．
(2)开普勒行星运动定律也适用于其他天体，例如月球、卫星绕地球的运动．
(3)开普勒第三定律eq\f(a3,T2)＝k中，k值只与中心天体的质量有关，不同的中心天体k值不同．
2．万有引力定律
公式F＝Geq\f(m1m2,r2)适用于质点、均匀介质球体或球壳之间万有引力的计算．当两物体为匀质球体或球壳时，可以认为匀质球体或球壳的质量集中于球心，r为两球心的距离，引力的方向沿两球心的连线．
热点题型二万有引力与重力的关系
1．地球表面的重力与万有引力
地面上的物体所受地球的吸引力产生两个效果，其中一个分力提供了物体绕地轴做圆周运动的向心力，另一个分力等于重力．
(1)在两极，向心力等于零，重力等于万有引力；
(2)除两极外，物体的重力都比万有引力小；
(3)在赤道处，物体的万有引力分解为两个分力F向和mg刚好在一条直线上，则有F＝F向＋mg，所以mg＝F－F向＝eq\f(GMm,R2)－mRωeq\o\al(2,自).
2．星体表面上的重力加速度
(1)在地球表面附近的重力加速度g(不考虑地球自转)；mg＝Geq\f(mM,R2)，得g＝eq\f(GM,R2).
(2)在地球上空距离地心r＝R＋h处的重力加速度为g′，mg′＝eq\f(GMm,（R＋h）2)，得g′＝eq\f(GM,（R＋h）2)
所以eq\f(g,g′)＝eq\f(（R＋h）2,R2).
热点题型三中心天体质量和密度的估算
中心天体质量和密度常用的估算方法
质
量
的
计
算
使用方法
已知量
利用公式
表达式
备注
利用运行天体
r、T
Geq\f(Mm,r2)＝mreq\f(4π2,T2)
M＝eq\f(4π2r3,GT2)
只能得到中心天体的质量
r、v
Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)
M＝eq\f(rv2,G)
v、T
Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)
Geq\f(Mm,r2)＝mreq\f(4π2,T2)
M＝eq\f(v3T,2πG)
密
度
的计
算
利用天体表面
重力加速度
g、R
mg＝eq\f(GMm,R2)
M＝eq\f(gR2,G)
－
利用运行天体
r、T、R
Geq\f(Mm,r2)＝mreq\f(4π2,T2)
M＝ρ·eq\f(4,3)πR3
ρ＝eq\f(3πr3,GT2R3)
当r＝R时
ρ＝eq\f(3π,GT2)
利用近地卫星
只需测出其运行周期
利用天体表面重力加速度
g、R
mg＝eq\f(GMm,R2)
M＝ρ·eq\f(4,3)πR3
ρ＝eq\f(3g,4πGR)
—
应用公式时注意区分“两个半径”和“两个周期”
(1)天体半径和卫星的轨道半径,通常把天体看成一个球体，天体的半径指的是球体的半径．卫星的轨道半径指的是卫星围绕天体做圆周运动的圆的半径．卫星的轨道半径大于等于天体的半径．
(2)自转周期和公转周期,自转周期是指天体绕自身某轴线运动一周所用的时间，公转周期是指卫星绕中心天体做圆周运动一周所用的时间．自转周期与公转周期一般不相等．
热点题型四卫星运行参量的比较与计算
1．卫星的轨道
(1)赤道轨道：卫星的轨道在赤道平面内，同步卫星就是其中的一种．
(2)极地轨道：卫星的轨道过南北两极，即在垂直于赤道的平面内，如极地气象卫星．
(3)其他轨道：除以上两种轨道外的卫星轨道，且轨道平面一定通过地球的球心．
2．地球同步卫星的特点：六个“一定”
3．卫星的各物理量随轨道半径变化的规律
4．解决天体圆周运动问题的两条思路
(1)在中心天体表面或附近而又不涉及中心天体自转运动时，万有引力等于重力，即Geq\f(Mm,R2)＝mg，整理得GM＝gR2，称为黄金代换．(g表示天体表面的重力加速度)
(2)天体运动的向心力来源于天体之