高中物理第5章第2、3节万有引力定律的应用人类对太空的不懈追求.ppt

第 5 章 考向一 理解 教材 新知 第 2、3 节节 把握 热热点 考向 应应用创创 新演练练 考向二 知识识点一 知识识点二 随堂基础础巩固 课时课时 跟踪训练训练 考向三 知识识点三 返回 返回 返回 返回 返回 抛出速度 人造卫星与宇宙速度 卫星 万有引力 图521 返回 2宇宙速度 (1)第一宇宙速度大小为 ，也叫环绕速度。 (2)第二宇宙速度大小为 ，也叫脱离速度。 (3)第三宇宙速度大小为 ，也叫逃逸速度。 7.9 km/s 11.2 km/s 16.7 km/s 返回 返回 返回 返回 返回 1恒星演化发展到一定阶段，可能成为恒星世界的“侏儒” 中子星，中子星的半径较小，一般在720 km，但 它的密度大得惊人。若某中子星的密度为1.21017 kg/m3 ，半径为10 km，那么该中子星上的第一宇宙速度约为 (G6.671011 Nm2/kg2) ( ) A7.9 km/s B16.7 km/s C2.9104 km/s D5.8104 km/s 返回 答案：D 返回 预测未知天体 1.海王星的发现 在观测天王星时，发现其实际轨道与万有引力计算的轨 道不吻合，并由此预测存在另一行星，这就是后来发现的 。 2意义 巩固了 的地位，展现了科学理论超前的 预见性。 海王星 万有引力定律 返回 2探测器探测到土星外层上有一个环。为了判断它是土星 的一部分还是土星的卫星群，可以测量环中各层的线速度 v与该层到土星中心的距离R之间的关系来确定，下列判 断中正确的是 ( ) 若v R，则该环是土星的一部分 若v 2R，则该环是土星的卫星群 返回 答案： D A B C D 返回 人类对太空的探索 1.两种学说 内容局限性 地心 说说 是宇宙的中心，而且是 静止不动动的，太阳、月亮以 及其他行星都绕绕 运动动 都把天体的运动动看得很 神圣，认为认为 天体的运动动 必然是最完美、最和谐谐 的 运动动，而 和丹麦天文学家 的 观测观测 数据不符 日心 说说 是宇宙的中心，且是静 止不动动的，地球和其他行星 都绕绕 运动动 地球 地球 太阳 太阳 匀速圆圆周 第谷 返回 2牛顿的大综合 牛顿在前人研究的基础上，逐步建立了 ， 是物理学的第一次大综合，形成了以 为基 础的力学体系。 万有引力定律 牛顿三大运动定律 返回 3关于天体的运动，下列说法中正确的是 ( ) A由于地心说符合人们的日常经验，所以地心说是正 确的 B太阳从东边升起，从西边落下，所以太阳绕地球运动 C天体运动是最完美、和谐的匀速圆周运动 D日心说以太阳为中心来考虑天体运动，许多问题都可 以解决，行星运动的描述也变得简单了 返回 解析：人们由于受主客观条件的限制，往往会在对自然界 的认识中产生片面性、甚至错误的认识。地心说由于只是 从简单的日常经验出发因而不能正确描述天体运动，故是 错误的，A、B选项错；日心说的发展经历了从观测到理论 总结，再观测、再总结的过程，基本上正确地描述了天体 的运动规律，故D对；开普勒在前人对行星运动的记录基础 上，经过长时间的观测和分析，在尊重事实的基础上，提 出了行星绕太阳的轨道是椭圆，而不是圆，故C错。 答案：D 返回 返回 例1 如图522所示为赤道上随地球自转的物体A、 赤道上空的近地卫星B和地球同步卫星C的运动示意图，若它 们的运动都可视为匀速圆周运动，则比较三个物体的运动情况 ，以下判断正确的是 ( ) 卫星运动中v、T、a与半径r的关系 图5 2 2 返回 A三者的周期关系为TAaBaC C三者角速度的大小关系为ACB D三者线速度的大小关系为vA vB vC 思路点拨 明确A、B、C三个研究对象不同的轨道 及运动规律，利用控制变量的方式分析。 返回 答案 C 返回 返回 1上例题中，若地球的平均密度为，万有引力常量为G， 若要使物体A对地球表面的压力为零，则地球自转的周期 应为多少？ 返回 卫星变轨问题分析 例2 发射地球同步卫星时，先将卫星 发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭 圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同 步圆轨道3。轨道1、2相切于Q点，轨道2、3 相切于P点(如图523)，则当卫星分别在 1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是( ) A卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率 B卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度 图523 返回 C卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道 2上经过Q点时的加速度 D卫星在轨道2上经过P点时的加速度大于它在轨道3 上经过P点时的加速度 思路点拨 解答此题时应注意以下两点： (1)地球卫星的线速度、角速度由运行半径决定。 (2)加速度的大小取决于卫星受到的合力。 返回 答案 B 返回 返回 2012年6月17日发射的“神舟”九号飞船要完成与环绕地球运 转的轨道的“天宫”一号空间站对接，则 ( ) A可以从较低轨道上加速 B可以从较高轨道上加速 C可以从与空间站同一高度轨道上加速 D无论在什么轨道上，只要加速都行 解析：宇宙飞船加速时，由于飞船受到的万有引力不足以 提供飞船需要的向心力，因而飞船就会发生离心现象。所 以，要使飞船与空间站对接，可以从较低轨道上加速。 答案：A 返回 例3 如图524所示，质量分别为 m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O 点做匀速圆周运动，星球A和B两者中心之 间的距离为L。已知A、B的中心和O三点始 终共线，A和B分别在O的两侧。引力常量为G。 图524 (1)求两星球做圆周运动的周期。 (2)在地月系统中，若忽略其他星球的影响，可以将月球 和地球看成上述星球A和B，月球绕其轨道中心运行的周期记 双星模型的分析与计算 返回 为T1。但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆 周运动的，这样算得的运行周期记为T2。已知地球和月球 的质量分别为5.981024 kg和7.351022 kg。 求T2与T1两者 平方之比。(结果保留三位小数) 思路点拨 解此题应抓住两点： (1)正确建立双星运行模型，区分轨道半径和距离。 (2)双星间的万有引力充当向心力，而且双星之间具 有相同的周期。 返回 返回 返回 返回 借题发挥 (1)双星做匀速圆周运动的角速度必相等，因此周期也必 然相同。 (2)由于每颗星球的向心力都是由双星间相互作用的万有 引力提供的，因此向心力大小必然相等。 (3)列式时需注意：万有引力定律表达式中的r表示双星 间的距离，即两个圆周的半径之和，而向心力表达式中的r表 示它们各自做圆周运动的半径，千万不可混淆。 返回 2上例题中，若月球和地球可视为双星系统，它们绕月地 连线上某点O做匀速圆周运动，已知m月M地180，则 月球与地球绕O点运动的线速度之比