高考物理大一轮复习 4.4万有引力与航天课件 新人教版.ppt

考点一天体质量和密度的估算 考点二人造卫星的运行规律 考点三航天的变轨问题 考点 第四章曲线运动万有引力与航天 高三物理一轮复习 第4节万有引力与航天 1 开普勒三定律的理解 火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行 根据开普勒行星运动定律可知 a 太阳位于木星运行轨道的中心b 火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等c 火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方d 相同时间内 火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积 解析 答案 基础自测 c 2 万有引力定律的理解 多选 如图所示 p q为质量均为m的两个质点 分别置于地球表面上的不同纬度上 如果把地球看成一个均匀球体 p q两质点随地球自转做匀速圆周运动 则下列说法正确的是 a p q受地球引力大小相等b p q做圆周运动的向心力大小相等c p q做圆周运动的角速度大小相等d p受地球引力大于q所受地球引力 基础自测 解析 答案 图片显 隐 ac 3 天体质量的估算 2013 高考大纲全国卷 嫦娥一号 是我国首次发射的探月卫星 它在距月球表面高度为200km的圆形轨道上运行 运行周期为127分钟 已知引力常量g 6 67 10 11n m2 kg2 月球半径约为1 74 103km 利用以上数据估算月球的质量约为 a 8 1 1010kgb 7 4 1013kgc 5 4 1019kgd 7 4 1022kg 基础自测 解析 答案 d 4 宇宙速度的理解 2014 高考福建卷 若有一颗 宜居 行星 其质量为地球的p倍 半径为地球的q倍 则该行星卫星的环绕速度是地球卫星环绕速度的 基础自测 解析 答案 c 一 开普勒行星运动定律 教材梳理 二 万有引力定律1 内容 自然界中任何两个物体都相互吸引 引力的方向在它们的连线上 引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成 与它们之间距离的平方成 教材梳理 正比 反比 质点 球心 质点 三 三种宇宙速度 教材梳理 7 9 发射 最大运行 地球 太阳 四 经典时空观和相对论时空观1 经典时空观 1 在经典力学中 物体的质量是不随 的改变而改变的 2 在经典力学中 同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是 2 相对论时空观同一过程的位移和时间的测量与参考系 在不同的参考系中 3 经典力学有它的适用范围只适用于 运动 不适用于 运动 只适用于 世界 不适用于 世界 教材梳理 速度 相同的 有关 不同 低速 高速 宏观 微观 1 解决天体 卫星 运动问题的基本思路 考点一天体质量和密度的估算 考点阐释 考点阐释 考点一天体质量和密度的估算 考点阐释 考点一天体质量和密度的估算 题组一天体质量的估算1 一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动 其线速度大小为v 假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m的物体重力 物体静止时弹簧测力计的示数为n 已知引力常量为g 则这颗行星的质量为 题组设计 解析 答案 b 考点一天体质量和密度的估算 2 开普勒定律不仅适用于太阳系 它对一切具有中心天体的引力系统 如地月系统 都成立 经测定 月地距离为3 84 108m 月球绕地球运动的周期为2 36 106s 试计算地球的质量m地 g 6 67 10 11n m2 kg2 结果保留一位有效数字 题组设计 解析 答案 考点一天体质量和密度的估算 题组二天体密度的估算3 2014 高考新课标全国 卷 假设地球可视为质量均匀分布的球体 已知地球表面重力加速度在两极的大小为g0 在赤道的大小为g 地球自转的周期为t 引力常量为g 地球的密度为 题组设计 解析 答案 b 考点一天体质量和密度的估算 天体质量 密度 估算的两点注意 1 天体质量估算中常有隐含条件 如地球的自转周期为24h 公转周期为365天等 2 注意黄金代换式gm gr2的应用 规律总结 考点一天体质量和密度的估算 1 卫星的各物理量随轨道半径变化的规律 考点二人造卫星的运行规律 考点阐释 2 三个 特殊物体 的比较求解卫星运行问题时 一定要认清三个物体 赤道上的物体 近地卫星 同步卫星 之间的关系 考点阐释 考点二人造卫星的运行规律 考点阐释 考点二人造卫星的运行规律 题组一卫星运行中各物理量与半径的关系1 2014 高考天津卷 研究表明 地球自转在逐渐变慢 3亿年前地球自转的周期约为22小时 假设这种趋势会持续下去 地球的其他条件都不变 未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比 a 距地面的高度变大b 向心加速度变大c 线速度变大d 角速度变大 题组设计 解析 答案 a 考点二人造卫星的运行规律 2 北斗 卫星导航定位系统由地球静止轨道卫星 同步卫星 中轨道卫星和倾斜同步卫星组成 地球静止轨道卫星和中轨道卫星都在圆轨道上运行 它们距地面的高度分别约为地球半径的6倍和3 4倍 下列说法正确的是 a 静止轨道卫星的周期约为中轨道卫星的2倍b 静止轨道卫星的线速度大小约为中轨道卫星的2倍c 静止轨道卫星的角速度大小约为中轨道卫星的1 7d 静止轨道卫星的向心加速度大小约为中轨道卫星的1 7 题组设计 答案 a 考点二人造卫星的运行规律 题组设计 解析 考点二人造卫星的运行规律 题组二赤道上物体 同步卫星 近地卫星的特点3 多选 同步卫星离地心距离r 运行速度为v1 加速度为a1 地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a2 第一宇宙速度为v2 地球半径为r 则以下正确的是 题组设计 解析 答案 ad 考点二人造卫星的运行规律 人造卫星技巧 1 利用万问题的解题有引力提供向心加速度的不同表述形式 2 解决力与运动关系的思想还是动力学思想 解决力与运动的关系的桥梁还是牛顿第二定律 卫星的a v t是相互联系的 其中一个量发生变化 其他各量也随之发生变化 a v t均与卫星的质量无关 只由轨道半径r和中心天体质量共同决定 规律总结 考点二人造卫星的运行规律 考点三航天器的变轨问题 考点阐释 考点阐释 考点三航天器的变轨问题 1 多选 要使卫星从如图所示的圆形轨道1通过椭圆轨道2转移到同步轨道3 需要两次短时间开动火箭对卫星加速 加速的位置应是图中的 a p点b q点c r点d s点 卫星在圆轨道1上运动到p点时的速度小于在椭圆轨道2上运动到p点时的速度 故在p点开动火箭向前加速 此后卫星受到的万有引力不足以提供其做圆周运动的向心力 可在轨道2上运动 a正确 卫星在椭圆轨道2上运动到r点时的速度小于在圆轨道3上时的速度 故应在r点加速 c正确 题组设计 解析 答案 图片显 隐 ac 考点三航天器的变轨问题 2 2015 湖北八校二次联考 多选 如图为嫦娥三号登月轨迹示意图 图中m点为环地球运行的近地点 n点为环月球运行的近月点 a为环月球运行的圆轨道 b为环月球运行的椭圆轨道 下列说法中正确的是 a 嫦娥三号在环地球轨道上的运行速度大于11 2km sb 嫦娥三号在m点进入地月转移轨道时应点火加速c 设嫦娥三号在圆轨道a上经过n点时的加速度为a1 在椭圆轨道b上经过n点时的加速度为a2 则a1 a2d 嫦娥三号在圆轨道a上的机械能小于在椭圆轨道b上的机械能 题组设计 答案 图片显 隐 bd 考点三航天器的变轨问题 题组设计 解析 考点三航天器的变轨问题 航天器变轨问题的三点注意事项 规律总结 考点三航天器的变轨问题 天体运动问题是高考必考内容 也是命题的热点 要灵活应用 一种模型 两条思路 1 一种模型无论自然天体 如地球 月亮等 还是人造天体 如宇宙飞船 人造卫星等 都可以看做质点 围绕中心天体 视为静止 做匀速圆周运动 2 两条思路 名师 微点拨 双星模型 模型概述 在天体运动中 将两颗彼此相距较近 且在相互之间万有引力作用下绕两者连线上的某点做周期相同的匀速圆周运动的行星称为双星 如图所示 思维建模 模型特点 1 向心力等大反向 两颗行星做匀速圆周运动的向心力由它们之间的万有引力提供 故f1 f2 且方向相反 分别作用在两颗行星上 是一对作用力和反作用力 思维建模 2 周期 角速度相同 两颗行星做匀速圆周运动的周期 角速度相等 3 半径反比 圆心在两颗行星的连线上 且r1 r2 l 两颗行星做匀速圆周运动的半径与行星的质量成反比 解题技巧 1 双星问题的 两等 它们的角速度相等 双星做匀速圆周运动的向心力由它们之间的万有引力提供 即它们运动的向心力大小总是相等的 2 两不等 双星做匀速圆周运动的圆心是它们连线上的一点 所以双星做匀速圆周运动的半径与双星间的距离是不相等的 它们的轨道半径之和才等于它们间的距离 由m1 2r1 m2 2r2知由于m1与m2一般不相等 故r1与r2一般也不相等 思维建模 典例 质量分别为m和m的两个星球a和b在万有引力作用下都绕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 解析