高三物理一轮复习课件必修二部分.ppt

第四讲万有引力与航天 一 万有引力定律及其应用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 成正比 成反比 质点 两球心间 7 9 地面附近 匀速圆周运动 最大环绕 最小发射 2 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 3 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 三 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 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 的 运动状态 相同 增大 不同 1 关于第一宇宙速度 下列说法正确的是 A 它是人造地球卫星绕地球运行的最小速度B 它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度C 它是使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度D 它是卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的速度 答案 BC 2 2011 金华期末 神舟七号 宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动 它比地球同步卫星轨道要低很多 下列说法正确的是 A 宇宙飞船的线速度比同步卫星的小B 宇宙飞船的周期比同步卫星的小C 宇宙飞船的向心加速度比同步卫星的小D 宇宙飞船的角速度比同步卫星的小 解析 卫星绕地球飞行时 卫星的轨道半径越小 线速度越大 角速度越大 向心加速度也越大 但周期越小 所以A C D错误 B正确 答案 B 答案 A 答案 ACD 答案 D 6 2012 阜阳市模拟 我国从1999年第一艘飞船飞上太空 到这次 天宫一号 发射 12年间 中国的载人航天工程以坚实的步伐迈进 此次 天宫一号 由长征运载火箭发射 发射 天宫一号 需要达到的发射速度为 A 7 9km sB 介于7 9km s和11 2km s之间C 11 2km sD 介于11 2km s和16 7km s之间 解析 天宫一号 发射速度达到7 9km s 只能在地球表面附近做圆周运动 若要飞向足够高度的轨道 发射速度要大于7 9km s并且小于11 2km s 如果速度大于11 2km s小于16 7km s 天宫一号 会挣脱地球引力束缚 脱离地月系 奔向太阳系 如果速度大于16 7km s 天宫一号 会挣脱太阳引力束缚 脱离太阳系 奔向银河系 B正确 答案 B 万有引力与重力的关系 万有引力对物体的作用效果可以等效为两个力的作用 一个是重力mg 另一个是物体随地球自转所需的向心力Fn 如图所示 人造卫星的运动规律及特点 1 卫星的各物理量随轨道半径变化的规律 2 地球同步卫星的特点 1 轨道平面一定 轨道平面和赤道平面重合 2 周期一定 与地球自转周期相同 即T 24h 86400s 3 角速度一定 与地球自转的角速度相同 卫星的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 2 变轨运行分析当卫星由于某种原因速度突然改变时 开启或关闭发动机或空气阻力作用 万有引力就不再等于向心力 卫星将做变轨运行 混淆同步卫星 近地卫星 地球赤道上物体运动的特点 同步卫星与地心的距离为r 运行速率为v1 向心加速度为a1 地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2 第一宇宙速度为v2 地球半径为R 则下列比值正确的是 正确解答 本题中涉及三个物体 其已知量排列如下 地球同步卫星 轨道半径r 运行速率v1 加速度a1 地球赤道上的物体 轨道半径R 随地球自转的向心加速度a2 近地卫星 轨道半径R 运行速率v2 答案 AD 弄不清变轨问题中的各量的变化 2010年10月26日21时27分 北京航天飞行控制中心对 嫦娥二号 卫星实施了降轨控制 约18分钟后 卫星成功进入了远月点100公里 近月点15公里的试验轨道 为在月球虹湾区拍摄图象做好准备 如图为 嫦娥二号 某次在近地点A由轨道1变轨为轨道2的示意图 下列说法中正确的是 A 嫦娥二号 在轨道1的A点处应点火加速B 嫦娥二号 在轨道1的A点处的速度比在轨道2的A点处的速度大C 嫦娥二号 在轨道1的A点处的加速度比在轨道2的A点处的加速度大D 嫦娥二号 在轨道1的B点处的机械能比在轨道2的C点处的机械能大 答案 A 纠错心得 万有引力定律在天体运动中的应用 2011 浙江卷 19 为了探测X星球 载着登陆舱的探测飞船在以该星球中心为圆心 半径为r1的圆轨道上运动 周期为T1 总质量为m1 随后登陆舱脱离飞船 变轨到离星球更近的半径为r2的圆轨道上运动 此时登陆舱的质量为m2 则 答案 AD 1 1 如图所示 a b是两颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星 它们距地面的高度分别是R和2R R为地球半径 下列说法中正确的是 答案 CD 天体表面重力加速度问题 答案 B 2 1 火星直径约为地球的一半 质量约为地球的十分之一 它绕太阳公转的轨道半径约为地球公转半径的1 5倍 根据以上数据 以下说法正确的是 A 火星表面重力加速度的数值比地球表面的小B 火星公转的周期比地球的长C 火星公转的线速度比地球的大D 火星公转的向心加速度比地球的大 答案 AB 双星模型 模型特点 在天体模型中 将两颗彼此距离较近的恒星称为双星 它们在相互之间万有引力作用下 绕两星球连线上某点做周期相同的匀速圆周运动 1 彼此间的万有引力是双星各自做圆周运动的向心力 作用力和反作用力 2 双星具有共同的角速度 3 双星始终与它们共同的圆心在同一条直线上 宇宙中两颗相距较近的天体称为 双星 它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动 而不至于因万有引力的作用吸引到一起 设二者的质量分别为m1和m2 二者相距为L 求 1 双星的轨道半径之比 2 双星的线速度之比 3 双星的角速度 解析 这两颗星必须各以一定速率绕某一中心转动才不至于因万有引力作用而吸引在一起 所以两天体间距离L应保持不变 二者做圆周运动的角速度 必须相同 如图所示 设二者轨迹圆的圆心为O 圆半径分别为R1和R2 3 1 两个星球组成双星 它们在相互之间的万有引力作用下绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动 现测得两星中心的距离为R 其运动周期为T 求两星的总质量 题型 20 万有引力定律在天体中的应用 1 2011 北京卷 由于通信和广播等方面的需要 许多国家发射了地球同步轨道卫星 这些卫星的 A 质量可以不同B 轨道半径可以不同C 轨道平面可以不同D 速率可以不同 答案 A 答案 AC 答案 A 4 2011 山东卷 甲 乙为两颗地球卫星 其中甲为地球同步卫星 乙的运行高度低于甲的运行高度 两卫星轨道均可视为圆轨道 以下判断正确的是 A 甲的周期大于乙的周期B 乙的速度大于第一宇宙速度C 甲的加速度小于乙的加速度D 甲在运行时能经过北极的正上方 答案 AC 答案 B 6 2011 课标全国卷 卫星电话信号需要通过地球同步卫星传送 如果你与同学在地面上用卫星电话通话 则从你发出信号至对方接收到信号所需最短时间最接近于 可能用到的数据 月球绕地球运动的轨道半径约为3 8 105km 运行周期约为27天 地球半径约为6400km 无线电信号的传播速度为3 108m s A 0 1sB 0 25sC 0 5sD 1s 答案 B 7 2011 大纲全国卷 我国 嫦娥一号 探月卫星发射后 先在 24小时轨道 上绕地球运行 即绕地球一