高考物理 第四章 第四单元 万有引力与航天课时训练营课件.ppt

第四单元万有引力与航天 一 开普勒行星运动定律 特别提醒 1 开普勒第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 飞船环绕行星的运动 2 第三定律中的k是一个与运动天体无关的量 它只与被环绕的中心天体有关 3 适用条件 公式适用于两个质点或均匀球体间的相互作用 当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时 物体可看作质点 公式可以适用 均匀的球体也可以视为质点 r是 两球心间的距离 2 三种宇宙速度 1 第一宇宙速度 v1 是发射卫星的最小发射速度 大小等于卫星在地面上绕地球做匀速圆周运动的线速度 2 第二宇宙速度 v2 在地面上发射飞行器 使其克服地球引力 离开地球成为行星的最小速度 3 第三宇宙速度 v3 在地球上发射一个物体 能使物体挣脱太阳引力的束缚飞到太阳系外的最小速度 3 同步卫星的五个 一定 1 轨道平面一定 轨道平面与 共面 2 周期一定 与 周期相同 即t 24h 地球自转 1 2010年天津 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 答案 a 2 2010年石家庄 1930年美国天文学家汤博发现冥王星 当时错估了冥王星的质量 然而 经过近30年的进一步观测 发现它的直径只有2300千米 比月球还小 2006年8月24日在布拉格召开国际天文学联合会大会 来自各国天文界权威代表投票通过联合会决议 原九大行星中的冥王星将不再位于 行星 之列 而属于矮行星 并确定了行星的新定义 假设冥王星绕太阳运行是一个圆形轨道 已知引力常量为g 则根据下述条件可得到其质量的是 a 冥王星的卫星查龙 charon 绕其运转的线速度和轨道半径b 冥王星的卫星查龙 charon 绕其运转的周期和轨道半径c 冥王星绕太阳运转的周期和轨道半径d 冥王星绕太阳运转的线速度和轨道半径 答案 ab 两种加速度的比较卫星绕地球运动的向心加速度和物体随地球自转的向心加速度 答案 b 题型一万有引力定律的应用 答案 a 答案 d 题型二卫星的变轨运行问题 2010年江苏 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 答案 abc 2 2009年福建 嫦娥一号 月球探测器在环绕月球运行过程中 设探测器运行的轨道半径为r 运行速率为v 当探测器在飞越月球上一些环形山中的质量密集区上空时 a r v都将略为减小b r v都将保持不变c r将略为减小 v将略为增大d r将略为增大 v将略为减小 解析 当探测器在飞越月球上一些环形山中的质量密集区上空时 引力变大 探测器做近心运动 轨道半径略为减小 同时由于引力做正功 动能略为增加 所以速率略为增大 答案 c 题型三双星问题 2010年全国 如图 质量分别为m和m的两个星球a和b在引力作用下都绕o点做匀速圆周运动 星球a和b两者中心之间的距离为l 已知a b的中心和o三点始终共线 a和b分别在o的两侧 引力常数为g 1 求两星球做圆周运动的周期 2 在地月系统中 若忽略其他星球的影响 可以将月球和地球看成上述星球a和b 月球绕其轨道中心运行的周期记为t1 但在近似处理问题时 常常认为月球是绕地心做圆周运动的 这样算得的运行周期记为t2 已知地球和月球的质量分别为5 98 1024kg和7 35 1022kg 求t2与t1两者平方之比 结果保留3位小数 规律小结双星类问题要注意区分引力距离与运行半径 引力距离等于双星之间的距离 引力提供双星做匀速圆周运动的向心力 且双星具有相同的角速度 双星运行的半径不等于引力距离的一半 也不等于双星之间的距离 而应先假设双星做匀速圆周运动的圆心 进而找到双星的运行半径与引力距离之间的关系 3 天文学家将相距较近 仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星 双星系统在银河系中很普遍 利用双星系统中两颗恒星的运动特征可推算出它们的总质量 已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动 周期均为t 两颗恒星之间的距离为r 试推算这个双星系统的总质量 引力常量为g 1 2010年惠州模拟 如图所示是中国嫦娥一号卫星发回的第一张月球表面照片 陨石落入月球表面形成的美丽 花环 清晰可见 如果大量的陨石落入 忽略碰撞引起的月球速度变化 使月球的质量增加 则 a 月球的公转周期不变b 地月距离增大c 某月球卫星的线速度减小d 某月球卫星的周期减小 答案 ad 2 嫦娥二号 卫星的成功发射标志着我国的航天事业又向前迈进了一步 嫦娥二号 卫星由运载火箭直接将卫星送入地月转移轨道 令卫星 奔月 时间从13天半缩短至5天 最后稳定在距月球表面100公里的圆形工作轨道上 可以看做近月球卫星 取引力常量为g 下列关于 嫦娥二号 的说法正确的是 a 嫦娥二号 的发射速度一定大于11 2km sb 嫦娥二号 在奔月过程中 地球和月球对卫星的作用力先做正功再做负功c 只要测出卫星的周期就能估算出月球的密度d 只要测出卫星的周期就能估算出月球的质量 答案 c 3 已知地球近地卫星的周期约为84min 地球的半径为6400km 再根据其他的常识和知识 可以估算出地球和月球之间的距离为 a 3 6 104kmb 4 2 104kmc 3 8 106kmd 3 8 105km 答案 d 答案 bc 5 1789年英国著名物理学家卡文迪许首先估算出了地球的平均密度 根据你学过的知识 能否知道地球密度的大小 答案 5 5 103kg m3 答案 d 2 2010年重庆 月球与地球质量之比约为1 80 有研究者认为月球和地球可视为一个由两质点构成的双星系统 它们都围绕月地连线上某点o做匀速圆周运动 据此观点 可知月球与地球绕o点运动的线速度大小之比约为 a 1 6400b 1 80c 80 1d 6400 1 答案 c 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