【优化方案】高考物理总复习 第4章第四节 万有引力 人造卫星课件 大纲版.ppt

第四节万有引力人造卫星 第四节万有引力人造卫星 基础知识梳理 课堂互动讲练 经典题型探究 知能优化演练 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 二 万有引力定律1 内容 自然界中任何两个物体都是相互吸引的 引力的大小跟这两个物体的质量的 成正比 跟它们的 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 距离的二次方 质点 远大于 两球心间的距离 三 三种宇宙速度 地球 太阳 太阳系 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 图4 4 1 二 万有引力定律的应用1 处理方法把天体 或人造卫星 的运动看成匀速圆周运动 其所需向心力由万有引力提供 2 解决天体圆周运动问题的两条思路 2 有一宇宙飞船到了某行星上 该行星没有自转运动 以速度v接近行星赤道表面匀速飞行 测出运动的周期为t 已知万有引力常量为g 则可得 答案 abd 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 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 四 与卫星有关的几个问题1 两种速度 环绕速度与发射速度 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 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 3 两类运行 稳定运行和变轨运行 1 圆轨道上的稳定运行 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 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 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 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 规律总结 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 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 所以am an 故选项c正确 7 9km s是卫星围绕地球表面转动的速度 也是卫星绕地球转动的最大速度 vn 7 9km s 故选项d错误 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 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 4所示 关于航天飞机的运动 下列说法中正确的有 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 图4 4 4 解析 航天飞机在