全程复习广西专用广西专用高考物理一轮复习 .万有引力 人造卫星课件 新人教

第3讲万有引力人造卫星1.内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成______，跟它们的距离的二次方________2.公式：F=______，其中G为引力常量，G=6.67×10-11N·m2/kg2，由卡文迪许扭秤实验测定考点1万有引力定律正比成反比3.适用条件：两个__________的相互作用（1）质量分布均匀的球体间的相互作用，也可用本定律来计算，其中r为________________.（2）一个质量分布均匀的球体和球外一个质点之间的万有引力也适用，其中r为____________________.质点之间两球心间的距离质点到球心间的距离1.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的自转运动时，万有引力等于重力，即整理得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间的万有引力，即2.天体质量和密度的计算（1）估算中心天体的质量.①从环绕天体出发:通过观测环绕天体运动的周期T和轨道半径r，就可以求出中心天体的质量m′.②从中心天体本身出发:只要知道中心天体表面的重力加速度g和半径R，就可以求出中心天体的质量m′.（2）估算中心天体的密度ρ.测出卫星绕天体做匀速圆周运动的半径r和周期T，由得（R0为天体的半径）若卫星绕中心天体表面运行时，轨道半径r=R0，则有有一宇宙飞船到了某行星的表面附近（该行星没有自转运动），以速度v接近行星表面匀速飞行，测出运动的周期为T，已知引力常量为G，则可得（）A.该行星的半径为B.该行星的平均密度为C.无法测出该行星的质量D.该行星表面的重力加速度为【解析】选A、B、D.由可得：A正确；由可得：C错误；由得：B正确；由得：D正确.考点2人造卫星与宇宙速度______

____________数值(km/s)7.9宇宙速度第一宇宙速度(环绕速度)第二宇宙速度(脱离速度)11.2意义是人造地球卫星的最小____速度，也是人造地球卫星绕地球做圆周运动的__________速度.使物体挣脱______引力束缚的最小发射速度.第三宇宙速度(逃逸速度)16.7使物体挣脱______引力束缚的最小发射速度.太阳地球最大环绕发射1.卫星诵的线行速度果、角倘速度丘、周骡期与腾轨道约半径琴的关邻系做匀赌速圆嗽周运终动的驼卫星梅所受勾万有胸引力馒完全喊提供观所需让向心览力，即由叹可稻推导垄出：2.卫星尾的变棋轨问临题当卫引星由胀于某您种原乓因速摘度突财然改嘱变时柄（开摔启或梯关闭详发动则机或须空气阻晕力作庆用）随，万碗有引宗力不枣再等拨于向姨心力旱，卫获星将挺做变侄轨运震行:（1）当绳卫星忙的速萍度突泳然增制加时息，破即万繁有引桂力不容足以提互供向戒心力卵，卫霞星将汇做离靠心运纳动，看脱离肺原来但的圆豆轨道辣，轨叠道半径柄变大等，当贯卫星猜进入怠新的欺轨道揭稳定那运行厉时由胶可知会其运行凭速度渔比原半轨道牌时减形小;（2）当紫卫星夫的速抖度突崭然减慢小时益，曲即万击有引碍力大芹于所需要割的向讯心力夏，卫逐星将系做近幕心运传动，呆脱离吓原来挂的圆调轨道龙，轨原道半径动变小辛，当利卫星净进入浴新的馋轨道殃稳定蝇运行岁时由抹可知苏其运行痕速度连比原司轨道继时增分大;卫星控的发托射和担回收慰就是材利用紧这一墙原理.3.地球壳同步许卫星秩的特需点（1）轨胖道平哥面一乞定：墨轨道骨平面非和赤融道平罪面重串合.（2）周辟期一部定：拘与地去球自坡转周考期相者同，稠即T＝24滑h＝86橡4冬00予s厘.（3）角锦速度爹一定乎：与俭地球荣自转亡的角棒速度辨相同.（4）高服度一馅定：利据暗得=4倾.2铅3×加104km，卫抖星离菠地面扔高度h＝r－R≈冒6R（为痰恒量喝）.（5）绕锐行方哈向一厉定：瘦与地付球自瓣转的玩方向希一致.4.极地询卫星架和近桨地卫结星（1）极摩地卫轰星运值行时乱每圈奖都经演过南吗北两复极，庆由于耀地球捕自转厉，极霸地卫挪星可坛以实梢现全甩球覆孤盖.（2）近狗地卫盗星是耍在地酷球表湾面附服近环震绕地漂球做冈匀速钢圆周聚运动冤的卫滨星，碑其运墨行的晴轨道腐半径堡可近浑似认嘱为等德于地仍球的仪半径松，其为运行辽线速俯度约僵为7.臂9嫁km以/s毕.（3）两拥种卫拒星的暗轨道显平面锋一定原通过即地球肢的球执心.我国辆数据祸中继剖卫星匆“天绝链一您号01星”比在西疼昌卫驶星发贴射中滤心发歪射升尊空，栏经过4次变乒轨控膨制后层，成运功定鸣点在凯东经77赔°赤道堡上空驻的同终步轨栗道.关于屡成功浓定点途后的刑“天鬼链一帽号01星”豆，下蓝列说录法正蔬确的教是（报）A.运行幼速度辽大于7.搭9桶km陡/sB.离地浇面高叔度一采定，鼠相对聚地面训静止C.绕地失球运培行的暗角速欲度比芳月球运绕地裁球运航行的揭角速视度大D.向心井加速敢度与症静止距在赤出道上怒物体透的向壳心加饿速度城大小掘相等【解析】选B、C.由万蚀有引万力提抄供向岩心力嫩得：即线蜂速度v随轨变道半愉径r的增益大而体减小贫，v=脉7.订9乡丰km细/s为第一扒宇宙梦速度秀即围惠绕地载球表漂面运抬行的湿速度河；因织同步竹卫星跑轨道镜半径比拦地球壮半径原大很吓多，吉因此季其线应速度谁应小偶于7.极9词km不/s，故A错；因同栗步卫察星与芒地球机自转鸣同步粥，即T、ω相同蛛，故严其相辨对地袭面静止，悲由公解式唐得互因G、m′、ω、R均为恨定值旗，故h一定堂为定厨值，B对；似因同提步卫材星周顷期T同=2货4小时客，月球大绕地壮球转柏动周冤期T月≈30天，沸即T同<T月，由束公式谊得，ω同>ω月，故C对；雄同步今卫星喉与静苹止在希赤道虑上的续物体宾具有街共同的角棋速度泡，由卧公式a向=r显ω2，可屑得：磨因我轨道咱半径雾不同，欠故其寒向心贿加速纷度不琴同，D错误.天体拜质量愿和密饭度的烛估算【例证1】（20降11运·福建旋高考掌）“造嫦娥缝二号烈”是撕我国柴月球磁探测抬第二期忠工程装的先慕导星.若测询得“俱嫦娥战二号克”在斥月球裳（可苹视为读密度判均匀的垫球体舅）表挣面附书近圆茶形轨谦道运待行的咸周期T，已丽知引交力常瘦量为G，半喝径为R的球典体体呜积公牺式幸则叛可估烘算月锄球的惜（筒）A.密度B.质量C.半径D.自转芳周期【解题径指南】解答睬本题签时可娇按以附下思瓜路分松析：（1）利鼓用万枪有引还力提阳供向仗心力网列式.（2）结锈合隐污含条晚件r=坡R和球哨体体杀积公锋式联间立求而解.【自主樱解答】选A.由万孔有引包力提孤供向炸心力石有在月淹球表成面轨解道有r=武R，由职球体汽体积粒公式腊联立惊解得罗月球的密轻度塞故害选A.【总结谢提升】中心触天体令的质扫量和危密度饶的估可算方范法（1）测导出中太心天穷体表泻面的净重力浊加速渴度g，估随算天股体质捉量：进而克求得（2）利镇用环耗绕天艰体的枪轨道教半径r、周腐期T，估捉算天页体质肚量：即即若环躲绕天祖体绕造中心甚天体揉表面减做匀泊速圆止周运参动时馆，轨亡道半勾径r=秩R，则【变式银训练】（20袄11猴·江苏辫高考究）一销行星土绕恒丈星做毙圆周蛋运动.由天嗓文观爬测可廉得，掏其运舒行周李期为T，速使度为v，引得力常水量为G，则（逢）A.恒星染的质奏量为B.行星殿的质申量为C.行星灯运动连的轨慌道半遣径为D.行星睁运动赏的加凤速度口为【解析】选A、C、D.根据撞周期烦公式京可得C对；忧根据向心怠加速第度公依式D对；捕根据豆万有旋引力耀提供准向心脾力可得A对，B错.人造底卫星晓问题逼的规寇范求邪解【例证2】（20角12淡·南宁飞模拟业）（12分）灶已知此地球挠半径生为R，地仓球表币面重属力加在速度烦为g，不厘考虑万地球芽自转裕的影念响.（1）推经导第斤一宇筝宙速寸度v1的表辩达式菠；（2）若抬卫星尿绕地歉球做钱匀速左圆周帽运动课，运修行轨骂道距脊离地闷面高湾度为h，求戴卫星煌的运肿行周烧期T.【解题狐指南】解答馋本题缓时应染注意职理解眼以下限两点革：（1）“第一位宇宙泛速度”的含连义即倾轨道欧半径r与地戚球半哨径R相等.（2）地宰球卫克星的围周期警、线装速度旋、向除心加黑速度差均由不轨道欠半径唐决定.【规范咐解答】（1）设傅卫星糕的质箭量为m，地句球的辽质量魄为M在地显球表圆面附孙近满掌足①（2分）卫星慕做圆灰周运斜动的奶向心坏力等愚于它愿受到午的万壳有引掘力②（2分）解得败（2分）（2）考亦虑①遭式，潜卫星夺受到墙的万伴有引亚力为③（2分）由牛项顿第庆二定键律扯④（2分）联立赢③④棋式解仆得常（2分）答案袄：（1）摄（2）【互动石探究】在【例证2】中，真若题品干中读再加芳上“喜已知柜月球幼的半决径为R0,月球诱表面缘瑞重力蹈加速贪度为g0，不臭考虑惠月球探自转醉的影斩响.”则月棵球的忘第一希宇宙长速度暴与地恭球的嗓第一慕宇宙带速度槽之比清为多醉少？【解析】设卫题星的麻质量此为m，月五球的迎质量尿为M0在月劲球表晌面附桑近，畏由牛芝顿第蓝二定股律有得津①卫星雹做圆孟周运育动，泰由牛次顿第渡二定旱律有②联立粮①②霸式得剥到同理垦可得故答案滥：【总结把提升】人造泼卫星墨问题壳的解嫌题技箭巧（1）利奶用万猛有引嘉力提领供向承心力恨的不丙同表赞述形凭式：①②（2）解司决力蜡与运配动关兵系的逼思想调还是产动力迎学思山想，顾解决内力与录运动衡的关麻系的秩桥梁星还是哑牛顿餐第二酒定律.①卫星疯的a、v、ω、T是相龙互联并系的貌，其杜中一阻个量胜发生赖变化淹，其伪他各拿量也底随之纹发生糕变化.②a、v、ω、T均与它卫星软的质掉量无坊关，柱只由树轨道简半径r和中概心天该体质及量共不同决璃定．【变式饼备选】（20挨11零·天津刷高考广）质赠量为m的探葵月航塌天器跳在接山近月球油表面缎的轨虑道上昌飞行蓬，其男运动纤视为杆匀速胖圆周叔运动.已知纵月球敏质量为M，月滚球半忌径为R，月厘球表毁面重兼力加而速度枪为g，引丽力常油量为G，不温考虑书月球辽自转前的影赔响，差则航恒天器双的（韵）A.线速辣度B.角速朵度C.运行猴周期D.向心姥加速刚度【解析】选A、C．月沈球对丘探月季航天巨器的俭万有职引力夜提供拌探月巧航天器在葵月球脱附近设做匀乖速圆恰周运铲动所扭需要液的向渡心力殊，根功据牛猛顿第承二定律桌列方睛程得夜则贡探月贿航天港器的昌线速宵度为膏选项A正确.其加捐速度总选援项D错误.又知锈，在月球慌附近窄满足缩慧因此谷探月豪航天移器的疾角速啊度椅其周期为企选蒸项B错误牧，而思选项C正确.卫星舌变轨孕问题【例证3】（20逆12惰·汕头拣模拟弓）北灾京航详天飞倦行控犬制中梁心对电“嫦垮娥一镜号”柳卫星样实施解多次帅变轨阳控制智并获虽得成阁功.首次恋变轨骑是在障卫星冶运行块到远答地点叮时实傻施的倾，紧票随其米后进柔行的3次变郑轨均剥在近伤地点析实施.“嫦娥挤一号肺”卫示星的钞首次挣变轨称之所赌以选陪择在牛远地妹点实迁施，案是为咱了抬士高卫叮星近富地点兴的轨蜻道高音度.同样梢的道滨理，潮要抬炕高远迟地点趴的高蛙度就好需要飞在近训地点轻实施字变轨.如图口为“滥嫦娥海一号蜘”某称次在愚近地霉点A由轨眯道1变轨婶为轨多道2的示纳意图绳，下沫列说循法中郑正确灵的是柔（踏）A.脱“嫦娥宗一号认”在建轨道1的A点处着应点剧火加追速B.浇“嫦娥扇一号材”在嗓轨道1的A点处租的速纲度比拒轨道2的A点处钳的速吉度大C.雅“嫦娥脉一号衣”在斜轨道1的A点处粒的加均速度惩比在吓轨道2的A点处见的加愧速度垦大D.制“嫦娥重一号鸽”在胁轨道1的B点处堵的机狼械能并比在椒轨道2的C点处谢的机鸭械能黄大【解题巴指南】解答糠本题聋可按穷以下混思路存进行械分析莲和判哀断：（1）要耽增大垦卫星高的轨蜘道半爸径时萌必须恨加速.（2）卫嫌星的鸟机械急能随桨轨道焦半径课的增乞大而仪增大.【自主溉解答】选A.卫星群要由咏轨道1变轨常为轨左道2在A处需衔做离荡心运动，滋应加泳速使带其做肌圆周庸运动务所需搬向心错力虏大榆于地屋球所艇能提果供的万牺有引写力域故A项正典确、B项错羡误；由由饭可知丛，卫星在疤不同止轨道妙同一姻点处杏的加孤速度抢大小瓶相等达，C项错谦误；欲卫星尊由轨道1变轨汪到轨财道2，反跪冲发箱动机事的推举力对数卫星蜜做正絮功，果卫星厉的机械能主增加弃，所烤以卫尸星在嚼轨道1的B点处咳的机虹械能晌比在取轨道2的C点处的叙机械资能小摊，D项错洁误.【总结猾提升】卫星极变轨爱时半池径的率变化恋，根贪据万福有引拍力和亡所需源向心扩力的术大小香关系服判断朋；稳敌定在我新轨稳道上赛的运华行速卖度变母化由判断.对易职错选宾项及励错误赌原因幕具体煎分析奇如下罢：易错角度错误原因

易错选B误认为在两轨道上的A点处，由及r2>r1得出v1>v2，实际上在不同轨道的同一点必须加速或减速才能实现变轨，若要增大轨道半径，必须增大速度.

易错角度错误原因

易错选C错误选用公式，认为两轨道上的A点处由和r1<r2得出a1>a2

，实际上不同轨道的同一点受力相同，故加速度大小是相同的.

【变式蹈训练】（20沃12虫·南宁孕模拟夕）20煮11年11月1日清跃晨5时58分10秒，图中国知“长树征二坟号”F遥八肆运载前火箭家在酒组泉卫饿星发抓射中侮心载耐人航是天发耽射场鹅点火刑发射幅，火糊箭飞愿行58越3秒后胞，将粪“神次舟八陪号”沙飞船熊成功狱送入助预定号椭圆柱轨道.1俱1月3日凌惩晨由仿原来偶的椭考圆轨吴道变糖为距看离地伯面高驻度为h（为34滩3婆km）的慈“天杠宫一筛号”脸所在搏的圆抓形轨扁道.已知染飞船尸质量许为m,地球拢半径苏为R，地暗面的笨重力桌加速运度为g,地球祸自转朴的角驴速度舒为ω,则下网列说爹法正规确的胃是（辉）A.飞船般由椭饶圆轨山道变钢为圆扯形轨魄道时,需要文在椭弟圆轨衰道的梦远地终点使飞船荒减速B.飞船假做匀魂速圆迹周运保动时,运行摸速度灵大于7.摇9橡km立/sC.飞船高在圆每形轨劝道上济运动冶时,宇航豆员将食不受玩重力俱作用D.飞船惑在圆兆形轨酸道上断运动翼时的恨动能Ek满足m（R+失h）2ω2＜Ek＜mg（R+起h）【解析】选D.飞船喘由椭歌圆轨晕道变为为圆捏形轨创道需判要在西远地粱点加速,A错;飞船抚绕地第球做棕匀速贡圆周形运动录时速滔度的熔最大孤值为7.镰9碌km业/s坝,轨道僵越高斤速度气越小,B错;宇航颗员在扎飞船队中处汁于完蚁全失阴重状述态,受到的困万有破引力桶即为慰所受成的重势力,完全航失重矛状态嘴不是笔重力或为零,C错;飞船膝的运真动周壤期小帝于地戴球的吓自转爽周期,故飞朵船的川角速昏度大恭于地录球自转甩的角塘速度ω,飞船祖的线虎速度v＞ω（R+惹h）,飞船温的向播心加浪速度小谊于地义球表膜面的厘重力爬加速嫁度g,根据蝴向心间加速嘴度凑可知甜飞船线速少度v2＜g（R+债h）,故飞仔船在捉圆轨石道上础运动兼的动获能满愉足m（R+努h）2ω2＜Ek＜mg（R+攻h）,D正确.【例证】两颗下卫星床在同室一轨五道平盏面内具绕地宵球做悼匀速古圆周病运动念，地假球半援径为R，地朵球的须质量原为M，a卫星缓离地都面的皆高度纯等于R，b卫星睬离地体面高奶度为3R，则售：（1）a、b两卫翼星运瞧行周注期之移比Ta∶Tb是多厚少？（2）若犁某时杏刻两丸卫星听正好损同时皱通过愁地面抓同一茄点正宵上方懂，则a至少厉经过清多少深个周俯期与b相距脖最远死？考查内容卫星的追及问题【规范椒解答】（1）对句做匀员速圆当周运还动的祝卫星仿使用该向心急力公惕式可得瞒：所以（2）由薄可弃知：ωa>ωb，即a转动敞得更赶快.设经遇过时味间t两卫笑星相笔距最灰远，占则由拐图可混得：θa-θb=（2n泳-1）π（n=蛮1，2，3…）其中n=躲1时对淹应的带时间挑最短.而θ=倚ωt，讨所接以得答案旋：（1）1∶（2）1.火星杏的质旱量和腿半径禾分别显约为奋地球欠的赔和矩地厅球表用面的帮重力忌加速度激为g地，则破火星盈表面刺的重宪力加远速度钩约为集（束）地脊地地D.呈5g地【解析】选B.在星续球表利面有咳故火窑星表依面的发重力魔加速度与样地球路表面床的重训力加化速度谅之比速为：准故B正确.2.关于夸地球火的第晚一宇普宙速容度，熊下列镇表述漂正确蜂的是肉（盈）A.第一蹦宇宙洲速度欣又叫箱环绕垃速度B.第一殃宇宙写速度迁又叫劝脱离抖速度C.第一杏宇宙抱速度炎跟地闯球的错质量奥无关D.第一拜宇宙嗓速度受跟地衬球的粒半径耍无关【解析】选A.第一亮宇宙芒速度棕又叫抛环绕灾速度务，A对，B错；苹万有熄引力提纽奉供向碌心力耽，由齐可苦知第败一宇辫宙速着度与祸地球轿的质吃量和半概径有饭关，C、D错.3.（20旧11诱·山东洪高考乎）甲正、乙