高考物理江苏专用大一轮复习配套课件第四章曲线运动万有引力与航天基础课4.ppt

基础课4万有引力与航天,知识点一、开普勒行星运动定律1开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是_，太阳处在椭圆的一个_上。2开普勒第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的_。,椭圆,焦点,面积,半长轴,公转周期,行星,知识点二、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_。2表达式：F_G为引力常量：G6.671011Nm2/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。,质点,两球心间,知识点三、第一宇宙速度第二宇宙速度第三宇宙速度1第一宇宙速度又叫_。2第一宇宙速度是人造地球卫星在_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。,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,11.2,地球,16.7,太阳,思考判断(1)两物体间的距离趋近于0时，万有引力趋近于无穷大。()(2)行星在椭圆轨道上运行速率是变化的，离太阳越远，运行速率越小。()(3)近地卫星距离地球最近，环绕速度最小。()(4)人造地球卫星绕地球运动，其轨道平面一定过地心。()(5)地球同步卫星根据需要可以定点在北方正上空。()(6)极地卫星通过地球两极，且始终和地球某一经线平面重合。(),(7)发射火星探测器的速度必须大于11.2km/s。(),答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7),万有引力定律的理解及应用,1万有引力与重力的关系地球对物体的万有引力F表现为两个效果：一是重力mg，二是提供物体随地球自转的向心力F向，如图1所示。,图1,1物理学史(多选)第谷、开普勒等人对行星运动的研究漫长而曲折，牛顿在他们研究的基础上，得出了科学史上最伟大的定律之一万有引力定律。下列有关万有引力定律的说法中正确的是()A开普勒通过研究观测记录发现行星绕太阳运行的轨道是椭圆B太阳与行星之间引力的规律并不适用于行星与它的卫星C库仑利用实验较为准确地测出了引力常量G的数值D牛顿在发现万有引力定律的过程中应用了牛顿第三定律的知识,解析开普勒通过研究观测记录发现行星绕太阳运行的轨道是椭圆，太阳与行星之间引力的规律既适用于其他行星，也适用于行星与它的卫星，选项A正确，B错误；引力常量G的数值是卡文迪许测出的，选项C错误；牛顿在发现万有引力定律的过程中应用了牛顿第三定律的知识，选项D正确。答案AD,2万有引力定律的应用(多选)如图2所示，三颗质量均为m的地球同步卫星等间隔分布在半径为r的圆轨道上，设地球质量为M，半径为R。下列说法正确的是(),图2,答案BC,3重力加速度的计算宇航员王亚平在“天宫1号”飞船内进行了我国首次太空授课，演示了一些完全失重状态下的物理现象。若飞船质量为m，距地面高度为h，地球质量为M，半径为R，引力常量为G，则飞船所在处的重力加速度大小为(),答案B,中心天体质量和密度的估算,中心天体质量和密度常用的估算方法,答案B,2中心天体质量的计算(2016海南单科，7)(多选)通过观测冥王星的卫星，可以推算出冥王星的质量。假设卫星绕冥王星做匀速圆周运动，除了引力常量外，至少还需要两个物理量才能计算出冥王星的质量。这两个物理量可以是()A卫星的速度和角速度B卫星的质量和轨道半径C卫星的质量和角速度D卫星的运行周期和轨道半径,答案AD,3中心天体密度的估算(2017江苏盐城模拟)近年来，人类发射了多枚火星探测器，对火星进行科学探究，为将来人类登上火星、开发和利用火星资源奠定了坚实的基础。如果火星探测器环绕火星做“近地”匀速圆周运动，并测得该探测器运动的周期为T，则火星的平均密度的表达式为(k是一个常数)(),答案D,方法技巧,卫星的运动规律,2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，如极地气象卫星。(3)其他轨道：除以上两种轨道外的卫星轨道，且轨道平面一定通过地球的球心。,【典例】2016年10月17日，我国利用长征二号FY11运载火箭成功将“神舟十一号”载人飞船送入离地面高度约为393km的轨道。已知地球半径约为6400km。若将“神舟十一号”飞船的运行轨道视为圆轨道，则与地球同步卫星相比，“神舟十一号”飞船的()A周期大B角速度小C线速度大D向心加速度小,答案C,方法技巧,1近地卫星若取地球的第一宇宙速度为8km/s，某行星的质量是地球质量的6倍，半径是地球的1.5倍，这颗行星的“第一宇宙速度”约为()A2km/sB4km/sC16km/sD32km/s,答案C,2星球表面速率的计算已知地球的质量约为火星质量的10倍，地球的半径约为火星半径的2倍，则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为()A3.5km/sB5.0km/sC17.7km/sD35.2km/s,答案A,3极地轨道卫星(2016河南郑州一中开学考试)如图3所示，某极地卫星的运行轨道平面通过地球的南北两极(轨道可视为圆轨道)，若已知该卫星从地球上北纬30的正上方，按图示方向第一次运行至南纬60正上方时所用时间为t，地球半径为R(地球可看作均匀球体)，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，由以上条件无法求出的物理量是(),图3,A卫星运动的周期B卫星所受的向心力C地球的质量D卫星距离地面的高度答案B,双星模型双星模型(1)定义：绕公共圆心转动的两个星体组成的系统，我们称之为双星系统。如图4所示。,图4,图5,A质量之比mAmB21B角速度之比AB12C线速度大小之比vAvB21D向心力大小之比FAFB21解析双星绕连线上的一点做匀速圆周运动，其角速度相同，周期相同，两者之间的万有引力提供向心力，FmA2rAmB2rB，所以mAmB21，选项A正确，B、D错误；由vr可知，线速度大小之比vAvB12，选项C错误。答案A,1(2016全国卷，14)关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是()A开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律B开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律C开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因D开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律,解析在天文观测数据的基础上总结出了开普勒天体运动三定律，找出了行星运动的规律，而牛顿发现了万有引力定律。答案B,2(2016江苏单科，7)(多选)如图6所示，两质量相等的卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，用R、T、Ek、S分别表示卫星的轨道半径、周期、动能、与地心连线在单位时间内扫过的面积。下列关系式正确的有(),图6,答案AD,3(2014全国卷，18)假设地球可视为质量均匀分布的球体。已知地球表面重力加速度在两极的大小为g0，在赤道的大小为g；地球自转的周期为T，引力常量为G。地球的密度为(),答案B,4(2017江苏徐州市期中考试)(多选)2016年2月11日，科学家宣布“激光干涉引力波天文台(LIGO)”探测到由两个黑洞合并产生的引力波信号，这是在爱因斯坦提出引力波概念100周年后，引力波被首次直接观测到。在两个黑洞合并过程中，由于彼此间的强大引力作用，会形成短时间的双星系统。如图7所示，黑洞A、B可视为质点，它们围绕连线上O点做匀速圆周运动，且AO大于BO，不考虑其他天体的影响。下列说法正确的是(),图7,A黑洞A的向心力大于B的向心力B黑洞A的线速度大于B的线速度C黑洞A的质量大于B的质量D两黑洞之间的距离越大，A的周期越大,解析双星靠相互间的万有引力提供向心力，根据牛顿第三定律可知，A对B