高考物理总复习 第4章 曲线运动 万有引力与航天（第3课时）万有引力与航天课件.ppt

第3课时万有引力与航天 一 行星的运动及太阳与行星的引力1 地心说和日心说 1 地心说 太阳 月亮以及其他行星都绕 运动 2 日心说 地球是绕太阳旋转的普通星体 月球是绕 旋转的卫星 考点一万有引力定律及其应用 c 地球 地球 2 开普勒行星运动定律 1 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是 太阳处在所有椭圆的一个焦点上 这就是开普勒第一定律 又称椭圆轨道定律 2 对于每一个行星而言 太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的 这就是开普勒第二定律 又称面积定律 3 所有行星轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值 这就是开普勒第三定律 又称周期定律 椭圆 面积 相等 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 与它们之间距离r的平方 2 表达式 f 其中引力常量g 6 67 10 11n m2 kg2 成正比 成反比 3 适用条件 1 公式适用于 间的相互作用 当两个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 2 质量分布均匀的球体可视为质点 r是 的距离 4 万有引力定律的两个易混点 1 任何两个物体之间都存在万有引力 不是只有天体之间才存在 2 万有引力定律适用于质点间和相互作用 当物体间距离趋近于零时 并非万有引力趋向于无穷大 质点 两球心间 过关演练 1 在讨论地球潮汐成因时 地球绕太阳运行轨道与月球绕地球运行轨道可视为圆轨道 已知太阳质量约为月球质量的2 7 107倍 地球绕太阳运行的轨道半径约为月球绕地球运行的轨道半径的400倍 关于太阳和月球对地球上相同质量海水的引力 以下说法正确的是 a 太阳引力远小于月球引力b 太阳引力与月球引力相差不大c 月球对不同区域海水的吸引力大小相等d 月球对不同区域海水的吸引力大小有差异 答案d 答案c 答案b 答案b 答案d 答案c 3 卡文迪许测量引力常量的扭秤实验涉及的物理思想方法是 a 猜想假设法b 微量放大法c 极限分析法d 建模法解析卡文迪许测量引力常量的扭秤实验采用了微量放大的思想方法 正确选项为b 答案b 4 2016 温州十校期中 一名宇航员来到一个星球上 如果该星球的质量是地球质量的两倍 它的直径是地球直径的一半 那么这名宇航员在该星球上所受的万有引力大小是他在地球上所受万有引力的 a 0 5倍b 2 0倍c 4倍d 8 0倍 答案d 答案d 基础过关 一 宇宙航行1 环绕速度 1 第一宇宙速度又叫 2 第一宇宙速度是人造地球卫星在 环绕地球做匀速圆周运动时具有的速度 3 第一宇宙速度是人造卫星的 速度 也是人造地球卫星的 速度 考点二宇宙航行 c 环绕速度 地面附近 最大环绕 最小发射 2 第二宇宙速度和第三宇宙速度 1 第二宇宙速度 脱离速度 v2 km s 使物体挣脱 引力束缚的最小发射速度 2 第三宇宙速度 逃逸速度 v3 km s 使物体挣脱 引力束缚的最小发射速度 11 2 地球 16 7 太阳 二 经典力学局限性1 在经典力学中 物体的质量是 的 而狭义相对论指出 质量要随着物体运动速度的增大而 即m 两者在 的条件下是统一的 2 经典力学认为位移和时间的测量与参考系 相对论认为 同一过程的位移和时间的测量与参考系 3 经典力学的适用范围 只适用于 运动 不适用于高速运动 只适用于 世界 不适用于 世界 4 当物体的运动速度 光速c 3 108m s 时 相对论物理学与经典物理学的结论 不变 增大 无关 有关 无关 低速 宏观 微观 远小于 没有区别 过关演练 1 2016 10月浙江学考 如图所示 天宫二号 在距离地面393km的近圆轨道运行 已知万有引力常量g 6 67 10 11n m2 kg2 地球质量m 6 0 1024kg 地球半径r 6 4 103km 由以上数据可估算 a 天宫二号 质量b 天宫二号 运行速度c 天宫二号 受到的向心力d 地球对 天空二号 的引力 答案b 2 2015 浙江9月学考测试 某行星有甲 乙两颗卫星 它们的轨道均为圆形 甲的轨道半径为r1 乙的轨道半径为r2 r2 r1 根据以上信息可知 a 甲的质量大于乙的质量b 甲的周期大于乙的周期c 甲的速率大于乙的速率d 甲所受行星的引力大于乙所受行星的引力 解析根据卫星模型 离地面越近 向心加速度 线速度 角速度越大 周期越小 b错 c对 卫星质量不能比较 a错 因为两卫星质量不知道 万有引力也不能比较 d错 答案c 例1 a b c d是在地球大气层外的圆形轨道上运行的四颗人造卫星 其中a c的轨道相交于p b d在同一个圆轨道上 b c轨道在同一平面上 某时刻四颗卫星的运行方向及位置如图所示 下列说法中正确的是 a a c的加速度大小相等 且大于b的加速度b b c的角速度大小相等 且小于a的角速度c a c的线速度大小相等 且小于d的线速度d a c存在在p点相撞的危险 答案a 要点二认识卫星的特点1 卫星的特点 1 线速度7 9km s是所有地球卫星的最大环绕速度 而周期84min是所有地球卫星的最小周期 2 第一宇宙速度与地球的质量有关 3 所有地球卫星 稳定运行时 其轨道平面一定过地球的球心 2 近地卫星特点近地卫星具有所有卫星当中线速度最大 角速度最大 向心加速度最大 周期最小的特点 例2 2016 浙江名校协作体模拟 我国首颗量子科学实验卫星 墨子 已于酒泉成功发射 将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信 墨子 由火箭发射至高度为500千米的预定圆形轨道 此前6月在西昌卫星发射中心成功发射了第二十三颗北斗导航卫星g7 g7属地球静止轨道卫星 高度约为36000千米 它将使北斗系统的可靠性进一步提高 关于卫星以下说法中正确的是 a 这两颗卫星的运行速度可能大于7 9km sb 通过地面控制可以将北斗g7定点于西昌正上方c 量子科学实验卫星 墨子 的周期比北斗g7小d 量子科学实验卫星 墨子 的向心加速度比北斗g7小 答案c 精练题组 1 关于地球的第一宇宙速度 下列表述正确的是 a 第一宇宙速度又叫环绕速度b 第一宇宙速度又叫脱离速度c 第一宇宙速度跟地球的质量无关d 第一宇宙速度跟地球的半径无关 答案a 2 2013年6月11日17时38分 神舟十号 飞船在酒泉卫星发射中心发射升空 航天员王亚平进行了首次太空授课 在飞船进入圆形轨道环绕地球飞行时 它的线速度大小 a 等于7 9km sb 介于7 9km s和11 2km s之间c 小于7 9km sd 介于7 9km s和16 7km s之间 答案c 答案b 4 2015 浙江10月选考 2015年9月20日 我国成功发射搭载20颗小卫星的 长征 六号火箭 在多星分离时 小卫星分别在高度不同的三层轨道被依次释放 假设释放后的小卫星均做匀速圆周运动 则下列说法中 正确的是 a 20颗小卫星的轨道半径均相同b 20颗小卫星的线速度大小均相同c 同一圆轨道上的小卫星的周期均相同d 不同圆轨道上的小卫星的角速度均相同 答案c 5 2016 温州十校期中 2010年1月17日 我国成功发射北斗compass g1地球同步卫星 绕地球运行的角速度与地球自转角速度相同 据了解这已是北斗卫星导航系统发射的第三颗地球同步卫星 则对于这三颗已发射的同步卫星 下列说法中正确的是 a 它们运行的周期可能不同b 它们的向心力大小可能不同c 它们离地心的距离可能不同d 它们的运行速度大小可能不同 但都小于7 9km s 解析地球同步卫星 即处在地球上空某一位置处相对地球静止 所以其周期与地球自转周期相同为定值 且该位置只能位于赤道上空 由于周期一定 由万有引力可知卫星的轨道半径一定 即所处高度也是不变的 且运行速度均相同 但是所受的万有引力却与卫星的质量有关 故本题的正确选项为b 答案b 方法总结 求解