高三总复习课件(鲁科版)：5.4万有引力与航天.ppt

第四节 万有引力与航天 基础知识梳理 一、开普勒行星运动定律 定律内容图图示 开普勒第 一定律( 轨轨道定 律) 所有行星绕绕_运动动的 轨轨道都是_，太阳处处 在椭圆椭圆 的一个焦点上 开普勒第 二定律( 面积积定 律) 对对任意一个行星来说说，它 与_的连线连线 在相等的 时间时间 内扫过扫过 相等的_ 太阳 椭椭 圆圆 太阳 面积积 定律内容图图示 开普勒 第三定 律(周期 定律) 所有行星的轨轨道的_ 的三次方跟它的公转转_ 的二次方的比值值都相等即 k 半长长 轴轴 周期 二、万有引力定律 1内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引的 ，引力的方向沿两物体的连线，引力的大小F与这 两个物体_成正比，与这两个物体 间_成反比 质量的乘积 距离的平方 3适用条件：公式适用于质点间的相互作用，当 两物体间的距离远远大于物体本身的大小时，物 体可视为质点，质量分布均匀的球体也可适用r 为两球心间的距离 3地球同步卫星：只能在赤道_，与地球 自转具有相同的_，相对地面静止 ，其环绕的高度是_ 4三种宇宙速度：第一宇宙速度(环绕速度)v1 _ km/s，是人造地球卫星的_发射速度，也 是人造地球卫星绕地球做圆周运动的_环绕速 度第二宇宙速度(脱离速度)v2_ km/s，是 使物体挣脱地球引力束缚的_发射速度第三 宇宙速度(逃逸速度)v3_ km/s，是使物体挣 脱太阳束缚的最小发射速度 正上方 角速度和周期 一定的 7.9最小 最大 11.2 最小 16.7 思考感悟 三种宇宙速度是指发射速度还是指卫星的环绕速 度？ 提示：三种宇宙速度均指发射速度，不能理解为 环绕速度 课堂互动讲练 即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1.(2009年高考全国卷)天文学家新发现了太阳 系外的一颗行星这颗行星的体积是地球的4.7倍 ，质量是地球的25倍已知某一近地卫星绕地球 运动的周期约为1.4小时，引力常量G6.6710 11Nm2/kg2，由此估算该行星的平均密度为( ) A1.8103 kg/m3 B5.6103 kg/m3 C1.1104 kg/m3 D2.9104 kg/m3 2卫星绕地球转动与物体随地球自转的向心加 速度的比较 4地球同步卫星特点 (1)地球同步卫星只能在赤道上空 (2)地球同步卫星与地球自转具有相同的角速度和 周期 (3)地球同步卫星相对地面静止 (4)同步卫星的高度是一定的 5人造地球卫星的超重和失重 (1)人造地球卫星在发射升空时，有一段加速运动 ；在返回地面时，有一段减速运动这两个过程 加速度方向均向上，因而都是超重状态 (2)人造地球卫星在沿圆轨道运行时，由于万有引 力提供向心力，因此处于完全失重状态在这种 情况下凡是与重力有关的力学现象都不会发生 因此，在卫星上的仪器，凡是制造原理与重力有 关的均不能使用同理，与重力有关的实验也将 无法进行 即时应用 (即时突破，小试牛刀) 2.2008年9月27日“神舟七号”宇航员翟志刚顺利 完成出舱活动任务，他的第一次太空行走标志着 中国航天事业全新时代的到来“神舟七号”绕地 球做近似匀速圆周运动，其轨道半径为r，若另有 一颗卫星绕地球做匀速圆周运动的半径为2r，则 可以确定( ) 图541 三、卫星在轨运行和变轨问题 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 于赤道的平面内如定位卫星系统中的卫星轨道 (3)其他轨道：除以上两种轨道外的卫星轨道 名师点睛：(1)一切地球卫星的轨道圆心都与地心 重合 (2)卫星的变轨问题是离心运动和近心运动的具体 应用 即时应用 (即时突破，小试牛刀) 3.(2010年高考江苏卷改编)2009年5月，航天飞 机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A 点从圆形轨道进入椭圆轨道，B为轨道上 的一点，如图542所示关于航天飞机的运动 ，下列说法中不正确的是( ) 图542 A在轨道上经过A的速度小于经过B的速度 B在轨道上经过A的动能小于在轨道上经过 A的动能 C在轨道上运动的周期小于在轨道上运动 的周期 D在轨道上经过A的加速度小于在轨道上经 过A的加速度 经典题型探究 万有引力定律的应用 例例1 1 图543 【规律总结】 采用割补法将不规则形状的物 体转化为两个规则形状物体，可以将复杂问题 简单化，有助于将陌生的实际问题转化为熟悉 的物理模型 人造地球卫星问题分析 (2011年泉州高三统考)我国发射的“嫦娥二 号”探月卫星简化后的路线示意图如图544所 示，卫星由地面发射后经过发射轨道进入停泊轨 道，然后在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨 道，经过几次制动后进入工作轨道，卫星开始对 月球进行探测已知地球与月球的质量之比为a， 卫星的停泊轨道与工作轨道的半径之比为b，卫星 在停泊轨道和工作轨道上均可视为做匀速圆周运 动，则卫星( ) 例例2 2 图544 A B C D 【思路点拨】 解决此题的关键是： (1)利用万有引力充当向心力判断速度、周期与轨 道半径的关系 (2)根据卫星变轨问题的条件分析速度变化 【答案】 C 【规律总结】 卫星的速度增大，应做离心运动 ，要克服万有引力做负功，其动能要减小，速度 也减小，所以稳定后速度减小与卫星原来速度增 大并不矛盾，这正是能量守恒定律的具体体现 双星问题分析 (满分样板 8分)(2011年山东济南模拟)天文 学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的 两颗恒星称为双星双星系统在银河系中很普遍 利用双星系统中两颗恒星的运动特征可推算出 它们的总质量已知某双星系统中两颗恒星围绕 它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动， 周期均为T，两颗恒星之间的距离为r，试推算这 个双星系统的总质量(引力常量为G) 例例3 3 【思路点拨】 解决双星问题关键是搞清每个星