高考物理二轮复习简易通 专题五 万有引力与天体运动课件.ppt

专题五万有引力与天体运动 说明 以下物理概念 规律的叙述中 在后面的 内正确的打 错误的打 1 第一宇宙速度 v1 7 9km s 人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度 叫做第一宇宙速度 如果发射速度v v1 物体必然落回地面 如果v2 v v1 物体能成为卫星 但轨道不再是圆而是椭圆 2 第二宇宙速度 v2 11 2km s 若物体只受万有引力作用 只要物体在地球表面具有足够大的速度 就可以脱离地球的引力而飞离地球 这个速度叫做第二宇宙速度 3 第三宇宙速度 v3 16 7km s 使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度 4 同步卫星 运转周期等于地球自转周期 即t 24h 可位于地球上空任意高度和轨道上的卫星 5 开普勒第一定律 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆 太阳处在所有椭圆的一个焦点上 6 开普勒第二定律 行星与太阳的连线在相同的时间内扫过的面积相等 答案1 2 3 4 订正 周期t 24h 必须位于赤道正上方距地面高度h 3 6 104km处与地球保持相对静止的卫星 5 6 7 8 1 行 卫 星在椭圆轨道上运行时 如何分析其线速度变化 提示 以行 卫 星从近日 地 点向远日 地 点运动为例有以下几种方法分析线速度的变化 1 由开普勒第二定律分析 即行 卫 星与中心天体的连线在相等的时间内扫过的面积相等知速度逐渐减小 2 由万有引力做功情况和动能定理分析知 引力做负功 行星或卫星的动能减小 速度减小 3 由机械能守恒定律分析知该过程势能增大 动能减小 速度减小 陷阱 根据v r 认为 不变 来分析v的变化 2 如何计算天体的质量 易错 不能用已知量表示天体的质量 3 行星 或卫星 绕恒星 或行星 的运动看作圆周运动 则绕天体运动的线速度 角速度 周期 加速度 动能与其轨道半径的关系是什么 提示 在天体运动中不管是行星绕太阳的运动还是卫星绕地球的运动 它们做圆周运动的向心力都由万有引力提供 据此可推导下列关系式 易失分 1 选不出相应的向心力表达式 2 数学式运算出现错误 4 物体在赤道上随地球自转所需的向心力和卫星环绕地球运行所需的向心力都是由地球的万有引力提供的吗 提示 位于赤道上的物体随地球自转所需的向心力是由地球对它的万有引力的一个很小的分力提供的 而环绕地球运行的卫星 所需的向心力是由地球对它的全部万有引力提供的 既使物体和卫星的质量相同 两个向心力的数值也不相等 易错 向心力都等于万有引力 5 地球同步卫星有哪些特点 提示 同步卫星的特点有 轨道一定 轨道平面一定和赤道平面重合 周期一定 t 24h 角速度一定 等于地球自转的角速度 向心加速度大小一定 a 0 23m s2 距地面高度一定 h 3 6 104km 环绕运行线速度大小一定 v 3 1 103m s 误区 1 误认为同步卫星可在任意纬度的轨道上 2 把周期t 24h轨道经过极地上空的卫星当做同步卫星 6 发射越高的卫星其轨道环绕速度越小 是否能说明卫星发射越高越容易呢 请分析说明 易错 忽视卫星引力势能的变化和克服阻力做功 认为发射越高越容易 7 如何实现卫星的变轨 提示 卫星的变轨问题有以下两种情况 1 制动变轨 卫星的速率变小时 使得万有引力大于所需向心力 卫星做向心运动 轨道半径将变小 所以要使卫星的轨道半径减小 需开动反冲发动机使卫星做减速运动 2 加速变轨 卫星的速率增大时 使得万有引力小于所需向心力 卫星做离心运动 轨道半径将变大 所以要使卫星的轨道半径变大 需开动反冲发动机使卫星做加速运动 易错 飞船加速时可追上同一轨道上前方的物体 卫星 飞船 空间站 8 分析双星系统中两天体运动的相同点和不同点 提示 1 相同点 绕两天体中心连线的同一点做绕向相同的匀速圆周运动 两天体运动的角速度 周期相同 它们做圆周运动的向心力大小相同 均由两者间的万有引力提供 易混 把天体运转的轨道半径与两天体间的距离混淆 易错 找不出二者角速度相等的隐含条件 9 卫星 或飞船 变轨前后动能 势能和机械能如何变化 易错 不能用功能关系分析势能和机械能的变化 猜想一对万有引力定律及其应用的考查命题依据 万有引力定律及其应用一直是高考考查的重点 以选择题的形式出现的几率较大 但近几年 有些省份的计算题也常涉及该知识点 试题难度中等或中等偏上 预计2014年高考中 该知识点仍是考查的热点 可能结合最新的航天 宇宙探索来考查 也可能会结合双星 三星 黑洞等天体模型来考查 如下面设计的考题以我国宇航员登月考查为背景 从全新的角度来考查考生对万有引力定律及其应用掌握的情况 具有较高的命中率 试题设计1 随着我国登月计划的实施 我国宇航员登上月球已不再是梦想 假如我国宇航员登上月球并在月球表面附近以初速度v0竖直向上抛出一个小球 经时间t后回到出发点 已知月球的半径为r 引力常量为g 忽略月球表面的空气阻力 则下列说法正确的是 答案b 猜想二对天体运动的考查命题依据 天体运动是高考的必考内容 为高频考点 题型以选择题为主 由于卫星 宇宙飞船和同步卫星的发射以及新天体的发现等属于世界各国都关注的热点问题 以这些科学成就为背景命题能够很好地与该知识相联系 同时能够与动力学 能量问题紧密相结合 能够考查学生的信息采集 建立模型 处理数据等多方面的能力 所以预计2014年高考仍不例外 下面设计的考题以地月系统为背景涉及 第一拉格朗日点 重点考查了天体圆周运动的各物理量间的关系 试题设计2 地月系统的 第一拉格朗日点 处于地月连线上偏向月球一侧 是登月必经之路 非常适合建设登月中转和补给站 我国的著名科学家钱学森就曾经提出要加大对该点的关注力度 因为它今后必将成为 太空高速路 的连接点 在该点 物体绕地球做圆周运动的轨道周期与月球绕地球做圆周运动的轨道周期相同 则物体的 图1 a 线速度大于月球的线速度b 角速度大于月球的角速度c 向心加速度大于月球的向心加速度d 地球对物体的引力大于月球对物体的引力解析地球对物体的引力 指向地心 和月球对物体的引力 指向月心 的合力 指向地心 提供物体绕地球做圆