【优化方案】浙江省高考物理总复习 第4章第四节 万有引力与航天课件 大纲人教版.ppt

第四节万有引力与航天 课堂互动讲练 经典题型探究 知能优化演练 第四节万有引力与航天 基础知识梳理 基础知识梳理 一 开普勒行星运动规律 椭圆 焦点 连线 相等 三次 二次 特别提示 1 开普勒三定律虽然是根据行星绕太阳的运动总结出来的 但也适用于卫星绕行星的运动 2 开普勒第三定律中的k是一个与运动天体无关的量 只与被环绕的中心天体有关 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 成正比 与它们之间 成反比 2 公式 f 其中g 6 67 10 11n m2 kg2 3 适用条件 严格地说 公式只适用于 间的相互作用 当两个物体间的距离 物体本身的大小时 公式也可以使用 对于均匀的球体 r是 乘积 距离r的二次方 远大于 质点 两球心间的距离 三 三种宇宙速度 地球 太阳 太阳系 名师点拨 1 三种宇宙速度均指的是发射速度 不能理解为环绕速度 2 第一宇宙速度既是最小发射速度 又是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度 四 关于同步卫星的五个 一定 1 轨道平面一定 轨道平面与赤道平面共面 2 周期一定 与地球自转周期相同 即t 24h 3 角速度一定 与地球自转的角速度相同 课堂互动讲练 一 万有引力与重力的关系1 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f向 如图4 4 1所示 图4 4 1 答案 ab 三 人造卫星的绕行速度 角速度 周期 向心加速度与半径的关系 即时应用 即时突破 小试牛刀 3 美国的全球卫星定位系统 简称gps 由24颗卫星组成 这些卫星距地面的高度均为20000km 我国的 北斗一号 卫星定位系统由三颗卫星组成 三颗卫星都定位在距地面36000km的地球同步轨道上 比较这些卫星 下列说法中正确的是 a 北斗一号 系统中的三颗卫星的质量必须相同b gps的卫星比 北斗一号 的卫星周期短c gps的卫星比 北斗一号 的卫星的加速度大d gps的卫星比 北斗一号 的卫星的运行速度小 2 人造地球卫星的最小发射速度等于近地卫星的运行速度 此时发射卫星的动能全部作为绕行的动能而不需要转化为重力势能 此速度即为第一宇宙速度 此时v发射 v环绕 即第一宇宙速度也等于最大环绕速度 2 两种周期 自转周期和公转周期自转周期是天体绕自身某轴线转动一周的时间 公转周期是卫星绕中心天体做圆周运动一周的时间 一般情况下天体的自转周期和公转周期是不等的 如 地球自转周期为24小时 公转周期为365天 但也有相等的 如月球 自转 公转周期都约为27天 所以地球上同一地点看到的都是月球固定的一面 同步卫星也是如此 即时应用 即时突破 小试牛刀 4 2010年高考天津卷 探测器绕月球做匀速圆周运动 变轨后在周期较小的轨道上仍做匀速圆周运动 则变轨后与变轨前相比 a 轨道半径变小b 向心加速度变小c 线速度变小d 角速度变小 经典题型探究 2011年丽水模拟 我国 嫦娥二号 月球探测器在绕月球成功运行之后 为进一步探测月球的详细情况 又发射了一颗绕月球表面飞行的科学试验卫星 假设卫星绕月球做圆周运动 月球绕地球也做圆周运动 且轨道都在同一平面内 已知卫星绕月球运动周期t0 地球表面处的重力加速度g 地球半径r0 月心与地心间的距离r0m 引力常量g 试求 1 月球的平均密度 2 月球绕地球运转的周期t 变式训练1 2009年高考全国卷 天文学家新发现了太阳系外的一颗行星 这颗行星的体积是地球的4 7倍 质量是地球的25倍 已知某一近地卫星绕地球运动的周期约为1 4小时 引力常量g 6 67 10 11n m2 kg2 由此估算该行星的平均密度约为 a 1 8 103kg m3b 5 6 103kg m3c 1 1 104kg m3d 2 9 104kg m3 2009年高考安徽理综卷 2009年2月11日 俄罗斯的 宇宙 2251 卫星和美国的 铱 33 卫星在西伯利亚上空约805km处发生碰撞 这是历史上首次发生的完整在轨卫星碰撞事件 碰撞过程中产生的大量碎片可能会影响太空环境 假定有甲 乙两块碎片 绕地球运动的轨道都是圆 甲的运行速率比乙的大 则下列说法中正确的是 a 甲的运行周期一定比乙的长b 甲距地面的高度一定比乙的高c 甲的向心力一定比乙的小d 甲的加速度一定比乙的大 答案 d 方法技巧 卫星运行的线速度 角速度 向心加速度 周期都是由轨道半径r决定的 变式训练2 2010年高考山东理综卷 1970年4月24日 我国自行设计 制造的第一颗人造卫星 东方红一号 发射成功 开创了我国航天事业的新纪元 东方红一号 的运行轨道为椭圆轨道 其近地点m和远地点n的高度分别为439km和2384km 则 图4 4 2 a 卫星在m点的势能大于n点的势能b 卫星在m点的角速度大于n点的角速度c 卫星在m点的加速度大于n点的加速度d 卫星在n点的速度大于7 9km s 满分样板8分 如图4 4 3 一宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上的a点 沿水平方向以初速度v0抛出一个小球 测得经时间t落到斜坡上另一点b 斜坡的倾角为 已知该星球半径为r 求 1 该星球表面的重力加速度 2 该星球的第一宇宙速度 图4 4 3 方法技巧 解决此类题的关键是要明确卫星的第一宇宙速度等于近地卫星的环绕速度 变式训练3宇航员在月球表面完成下面实验 在一固定的竖直光滑圆弧轨道内部的最低点 静止一质量为m的小球 可视为质点 如图4 4 4所示 当给小球一水平初速度v0时 刚好能使小球在竖直平面内做完整的圆周运动 已知圆弧轨道半径为r 月球的半径为r 万有引力常量为g 若在月球表面发射一颗环月卫星 所需最小发射速度为 图4 4 4 2010年高考江苏卷 2009年5月 航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后 在a点从圆形轨道 进入椭圆轨道 b为轨道 上的一点 如图4 4 5所示 关于航天飞机的运动 下列说法中正确的有 图4 4 5 a 在轨道 上经过a的速度小于经过b的速度b 在轨道 上经过a的动能小于在轨道 上经过a的动能c 在轨道 上运动的周期小于在轨道 上运动的周期d 在轨道 上经过a的加速度小于在轨道 上经过a的加速度 解析 航天飞机在轨道 上从远地点a向近地点b运动的过程中万有引力做正功 所以a点的速度小于b点的速度 a正确 航天飞机在a点减速后才能做向心运动 从圆形轨道 进入椭圆轨道 所以在轨道 上经过a点的动能小于在轨道 上经过a点的动能 b正确 答案 ab