高考物理二轮复习 专题整合高频突破 专题一 力与运动 4 万有引力与航天课件.ppt

第4讲万有引力与航天 2 知识脉络梳理 规律方法导引 3 命题热点一 命题热点二 命题热点三 天体运动问题常以选择题的形式考查万有引力定律及天体做匀速圆周运动的公式 例1把水星和金星绕太阳的运动视为匀速圆周运动 从水星与金星和太阳在一条直线上开始计时 若测得在相同时间内水星 金星转过的角度分别为 1 2 均为锐角 则由此条件可求得水星和金星 a 质量之比b 绕太阳运动的轨道半径之比c 绕太阳运动的动能之比d 受到太阳的引力之比 b 解析根据题述测得在相同时间内水星 金星转过的角度分别为 1 2 可得二者绕太阳运动的周期之比 再根据开普勒第三定律可得二者绕太阳运动的轨道半径之比 即二者到太阳的距离之比 选项b正确 4 命题热点一 命题热点二 命题热点三 例2如图所示 在同一轨道平面上的几颗人造地球卫星a b c绕地球做匀速圆周运动 某一时刻它们恰好在与地心连线的同一直线上 则下列说法正确的是 a 根据可知运行速度满足关系va vb vcb 运转角速度满足关系 a b cc 向心加速度满足关系aa ab acd 运行一周后 a最先回到图示位置 c 5 命题热点一 命题热点二 命题热点三 6 命题热点一 命题热点二 命题热点三 思维导引 7 命题热点一 命题热点二 命题热点三 拓展训练1 2016 全国 卷 利用三颗位置适当的地球同步卫星 可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通信 目前 地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6 6倍 假设地球的自转周期变小 若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的 则地球自转周期的最小值约为 a 1hb 4hc 8hd 16h b 8 命题热点一 命题热点二 命题热点三 中心天体质量和密度的估算以选择题形式考查中心天体的质量和密度 常涉及数值 公式 的整体替代 例3若已知引力常量为g 月球绕地球做圆周运动的半径为r1 周期为t1 嫦娥三号探月卫星绕月球做圆周运动的环月轨道半径为r2 周期为t2 不计其他天体的影响 则根据题目条件可以 a 求出地球的密度b 求出嫦娥三号探月卫星的质量c 求出地球与月球之间的万有引力 c 9 命题热点一 命题热点二 命题热点三 10 命题热点一 命题热点二 命题热点三 2 由于环绕天体的质量m被约分 因此不能求出它的质量和密度 3 环绕天体的轨道半径r等于中心天体的半径r加上环绕天体离中心天体表面的高度h 即r r h 4 当环绕天体在中心天体表面附近绕行时 轨道半径r r 11 命题热点一 命题热点二 命题热点三 拓展训练2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127min 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 d 12 命题热点一 命题热点二 命题热点三 航天器的运行及变轨问题常以选择题形式考查航天器的加速 减速运动 有时结合能量问题一起出题 例4 多选 地球赤道上的重力加速度为g 物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a 卫星甲 乙 丙在如图所示三个椭圆轨道上绕地球运行 卫星甲和乙的运行轨道在p点相切 下列说法正确的是 a 如果地球自转的角速度突然变为原来的倍 那么赤道上的物体将会 飘 起来b 卫星甲 乙经过p点时的加速度大小相等c 卫星甲的周期最大d 三个卫星在远地点的速度可能大于第一宇宙速度 bc 13 命题热点一 命题热点二 命题热点三 14 命题热点一 命题热点二 命题热点三 15 命题热点一 命题热点二 命题热点三 1 当f供 f需时 天体在圆轨道上正常运行 2 当f供 f需时 天体做近心运动 3 当f供 f需时 天体做离心运动 2 对航天器的变轨问题 要抓住其在确定轨道上运行时机械能守恒 在不同轨道上运行时其机械能不同 轨道半径越大机械能越大 3 航天器经过同一点的加速度大小如何变化 可根据所受万有引力的大小来确定 16 命题热点一 命题热点二 命题热点三 拓展训练3由于卫星的发射场不在赤道上 同步卫星发射后需要从转移轨道经过调整再进入地球同步轨道 当卫星在转移轨道上飞经赤道上空时 发动机点火 给卫星一附加速度 使卫星沿同步轨道运行 已知同步卫星的环绕速度约为3 1 103m s 某次发射卫星飞经赤道上空时的速度为1 55 103m s 此时卫星的高度与同步轨道的高度相同 转移轨道和同步轨道的夹角为30 如图所示 发动机给卫星的附加速度的方向和大小约为 a 西偏北方向 1 9 103m sb 东偏南方向 1 9 103m sc 西偏北方向 2 7 103m sd 东偏南方向 2 7 103m s b 17 1 2 3 4 5 1 假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动 已知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离 那么 a 地球公转周期大于火星的公转周期b 地球公转的线速度小于火星公转的线速度c 地球公转的加速度小于火星公转的加速度d 地球公转的角速度大于火星公转的角速度 d 18 1 2 3 4 5 2 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 b 19 1 2 3 4 5 3 2016 天津理综 我国即将发射天宫二号空间实验室 之后发射神舟十一号飞船与天宫二号对接 假设天宫二号与神舟十一号都围绕地球做匀速圆周运动 为了实现飞船与空间实验室的对接 下列措施可行的是 a 使飞船与空间实验室在同一轨道上运行 然后飞船加速追上空间实验室实现对接b 使飞船与空间实验室在同一轨道上运行 然后空间实验室减速等待飞船实现对接c 飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速 加速后飞船逐渐靠近空间实验室 二者速度接近时实现对接d 飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速 减速后飞船逐渐靠近空间实验室 二者速度接近时实现对接 c 20 1 2 3 4 5 4 多选 2017 全国 卷 如图所示 海王星绕太阳沿椭圆轨道运动 p为近日点 q为远日点 m n为轨道短轴的两个端点 运行的周期为t0 若只考虑海王星和太阳之间的相互作用 则海王星在从p经过m q到n的运动过程中 a 从p到m所用的时间等于b 从q到n阶段 机械能逐渐变大c 从p到q阶段 速率逐渐变小d 从m到n阶段 万有引力对它先做负功后做正功 cd 21 1 2 3 4 5 5 多选 2017 安徽十校模拟 据报道 2016年10月23日7时31分 随天宫二号空间实验室 轨道舱 发射入轨的伴随卫星成功释放 伴随卫星重约47kg 尺寸相当于一台打印机大小 释放后伴随卫星将通过多次轨道控制 逐步接近轨道舱 最终达到仅在地球引力作用下对轨道舱的伴随飞行目标 之后对天宫二号四周表面进行观察和拍照以及开展其他一系列实验 进一步拓展空间应用 根据上述信息及所学知识可知 a 在轨道控制阶段同一轨道上落后的伴随卫星需点火加速才能追上前方的天宫二号b 在轨道控制阶段同一轨道上落后的伴随卫星需经历先减速再加速过程才能追上前方的天宫二号c 伴随飞行的伴随卫星和天宫二号绕地球做椭圆轨道运行时具有相同的半长轴d 由于伴随卫星和天宫二号的轨道不重合 故它们绕地运行的周期不同 bc 22 天上公式和地面公式的灵活应用 典例示范 我国自主研制的月球车的落月点有一个富有诗意的名字 广寒宫 若已知月球质量为m月 半径为r 引力常量为g 下列说法正确的是 23 分析推理 1 月球 2 月球半径 3 环绕半径等于月球半径时 24 思维流程 25 以题说法本题以 我国探月工程 为背景 考查学生对天体运动规律 人造卫星问题的理解与应用 1 理解 一个定律 万有引力定律 2 构建 两大模型 天体公转 模型 天体自转 模型 绕通过自身中心的某一轴以一定的角速度匀速转动的天体称为 自转 天体 3 注意 三个区别 中心天体和环绕天体的区别 自转周期和公转周期的区别 星球半径和轨道半径的区别 26 针对训练 多选 我国发射的嫦娥三号登月探测器靠近月球后 先在月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行 然后经过一系列过程 在离月面4m高处做一次悬停 可认为是相对于月球静止 最后关闭发动机 探测器自由下落 已