（浙江专版）高考物理大一轮复习 第四章 曲线运动 万有引力与航天 第4课时 万有引力与航天课件

1、1第第4课时万有引力与航天课时万有引力与航天2一、行星的运动及太阳与行星的引力一、行星的运动及太阳与行星的引力1.地心说和日心说地心说和日心说(1)地心说：太阳、月亮以及其他行星都绕地心说：太阳、月亮以及其他行星都绕_运动。运动。(2)日心说：地球是绕太阳旋转的普通星体，月球是绕日心说：地球是绕太阳旋转的普通星体，月球是绕_旋转的卫星。旋转的卫星。 地球地球地球地球32.开普勒行星运动定律开普勒行星运动定律(1)所有的行星围绕太阳运动的轨道都是所有的行星围绕太阳运动的轨道都是_，太阳处在，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。这就是开普勒第一定律，又称椭圆轨所有椭圆的一个焦点上。这就是开普勒第一定律，

2、又称椭圆轨道定律。道定律。(2)对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的过相等的_。这就是开普勒第二定律，又称面积定律。这就是开普勒第二定律，又称面积定律。(3)所有行星轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值所有行星轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值_。这就是开普勒第三定律，又称周期定律。这就是开普勒第三定律，又称周期定律。 椭圆椭圆面积面积相等相等4成正比成正比成反比成反比53.适用条件适用条件(1)公式适用于公式适用于_间的相互作用。当两个物体间的距离间的相互作用。当两个物体间的距离远远大于物体本身的大

3、小时，物体可视为质点。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，质量分布均匀的球体可视为质点，r是是_的距离。的距离。4.万有引力定律的两个易混点万有引力定律的两个易混点(1)任何两个物体之间都存在万有引力，不是只有天体之间才任何两个物体之间都存在万有引力，不是只有天体之间才存在。存在。(2)万有引力定律适用于质点间的相互作用，当物体间距离趋万有引力定律适用于质点间的相互作用，当物体间距离趋近于零时，并非万有引力趋向于无穷大。近于零时，并非万有引力趋向于无穷大。 质点质点两球心间两球心间6三、宇宙航行三、宇宙航行1.环绕速度环绕速度环绕速度环绕速度地面附近地

4、面附近最大环绕最大环绕最小发射最小发射72.第二宇宙速度和第三宇宙速度第二宇宙速度和第三宇宙速度(1)第二宇宙速度第二宇宙速度(脱离速度脱离速度)：v2_ km/s，使物体挣脱，使物体挣脱_引力束缚的最小发射速度。引力束缚的最小发射速度。(2)第三宇宙速度第三宇宙速度(逃逸速度逃逸速度)：v3 _ km/s，使物体挣脱，使物体挣脱_引力束缚的最小发射速度。引力束缚的最小发射速度。 11.2地球地球16.7太阳太阳8四、经典力学局限性四、经典力学局限性1.在经典力学中，物体的质量是在经典力学中，物体的质量是_的，而狭义相对论指出，的，而狭义相对论指出，质量要随着物体运动速度的增大而质量要随着物体

5、运动速度的增大而_ ，即，即m _，两者在，两者在_的条件下是统一的。的条件下是统一的。2.经典力学认为位移和时间的测量与参考系经典力学认为位移和时间的测量与参考系_ ，相对论认，相对论认为，同一过程的位移和时间的测量与参考系为，同一过程的位移和时间的测量与参考系_ 。3.经典力学的适用范围：只适用于经典力学的适用范围：只适用于_运动，不适用于运动，不适用于_运动；只适用于运动；只适用于_世界，不适用于世界，不适用于_世界。世界。4.当物体的运动速度当物体的运动速度_光速光速c(3108 m/s)时，相对论物理时，相对论物理学与经典物理学的结论学与经典物理学的结论_。不变不变增大增大低速低速无

6、关无关有关有关低速低速高速高速宏观宏观微观微观远小于远小于没有区别没有区别9【思考判断】【思考判断】1.开普勒定律只适用于行星绕太阳的运动，不适用于卫星绕地球开普勒定律只适用于行星绕太阳的运动，不适用于卫星绕地球的运动的运动( )2.行星离太阳较近时，运动速率比较快，行星离太阳比较远时运行星离太阳较近时，运动速率比较快，行星离太阳比较远时运动速率比较慢动速率比较慢( )3.只有天体之间才存在万有引力只有天体之间才存在万有引力( )4.英国物理学家牛顿利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常英国物理学家牛顿利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量量( )5.当两物体间的距离趋近于当两物体间的距离趋

7、近于0时，万有引力趋近于无穷大时，万有引力趋近于无穷大( ) 106.利用月球绕地球转动的周期和月地之间的距离可以估算月球的利用月球绕地球转动的周期和月地之间的距离可以估算月球的质量质量( )7.人造卫星的运行速度都要大于人造卫星的运行速度都要大于7.9 km/s( )8.人造地球同步卫星的运行轨道只能在赤道上空人造地球同步卫星的运行轨道只能在赤道上空( )9.地球同步卫星的运行速度一定小于地球第一宇宙速度地球同步卫星的运行速度一定小于地球第一宇宙速度( )10.若物体的速度大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度，则物体若物体的速度大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度，则物体可绕太阳运行可绕太阳运行

8、( ) 11考点一行星的运动考点一行星的运动(a/)考点二太阳与行星间的引力考点二太阳与行星间的引力(a/)12典例剖析典例剖析【例【例1】 根据开普勒定律，我们可以推出的正确结论有根据开普勒定律，我们可以推出的正确结论有()答案答案A13【例【例2】 在讨论地球潮汐成因时，地球绕太阳运行轨道与月球绕在讨论地球潮汐成因时，地球绕太阳运行轨道与月球绕地球运行轨道可视为圆轨道。已知太阳质量约为月球质量的地球运行轨道可视为圆轨道。已知太阳质量约为月球质量的2.7107倍，地球绕太阳运行的轨道半径约为月球绕地球运行倍，地球绕太阳运行的轨道半径约为月球绕地球运行的轨道半径的的轨道半径的400倍。关于太阳

9、和月球对地球上相同质量海水倍。关于太阳和月球对地球上相同质量海水的引力，以下说法正确的是的引力，以下说法正确的是()A.太阳引力远小于月球引力太阳引力远小于月球引力B.太阳引力与月球引力相差不大太阳引力与月球引力相差不大C.月球对不同区域海水的吸引力大小相等月球对不同区域海水的吸引力大小相等D.月球对不同区域海水的吸引力大小有差异月球对不同区域海水的吸引力大小有差异 14答案答案D15针对训练针对训练1.(2016全国卷全国卷)关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是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开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行

10、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开普勒在天文观测数据的基础上解析开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了开普勒天体总结出了开普勒天体运动三定律运动三定律，找出了行星运动的规律找出了行星运动的规律，而牛顿发现了万有引力而牛顿发现了万有引力定律定律，A、C、D错误错误，B正确。正确。答

11、案答案B 1617答案答案D18考点三万有引力定律及其应用考点三万有引力定律及其应用(c/)要点突破要点突破一、万有引力定律应用一、万有引力定律应用1.利用万有引力定律解决卫星运动的一般思路利用万有引力定律解决卫星运动的一般思路192.应用万有引力定律求天体的质量、密度应用万有引力定律求天体的质量、密度2021典例剖析典例剖析【例【例1】 一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其线速度一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其线速度大小为大小为v。假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质。假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为量为m的物体重力，物体静止时，弹簧测力计的示数为的物

12、体重力，物体静止时，弹簧测力计的示数为N。已。已知引力常量为知引力常量为G，则这颗行星的质量为，则这颗行星的质量为()22答案答案B23答案答案B2425答案答案D262.某星球的质量约为地球质量的某星球的质量约为地球质量的9倍，半径约为地球半径的一半，倍，半径约为地球半径的一半，若从地球表面高若从地球表面高h处平抛一物体，射程为处平抛一物体，射程为60 m，则在该星球上，则在该星球上，从同样高度以同样的初速度平抛同一物体，射程应为从同样高度以同样的初速度平抛同一物体，射程应为()A.10 m B.15 mC.90 m D.360 m 答案答案A27考点四宇宙航行考点四宇宙航行(c/)考点五经

13、典力学的局限性考点五经典力学的局限性(a/)要点突破要点突破1.卫星的线速度、角速度、向心加速度、周期与轨道半径的关系卫星的线速度、角速度、向心加速度、周期与轨道半径的关系282.地球卫星的特点地球卫星的特点(1)线速度线速度7.9 km/s是所有地球卫星的最大环绕速度，而周期是所有地球卫星的最大环绕速度，而周期84 min是所有地球卫星的最小周期。是所有地球卫星的最小周期。(2)第一宇宙速度与地球的质量有关。第一宇宙速度与地球的质量有关。(3)所有地球卫星，稳定运行时，其轨道平面一定过地球的球所有地球卫星，稳定运行时，其轨道平面一定过地球的球心。心。3.近地卫星特点近地卫星特点近地卫星具有所

14、有卫星当中线速度最大，角速度最大，向心近地卫星具有所有卫星当中线速度最大，角速度最大，向心加速度最大，周期最小的特点。加速度最大，周期最小的特点。 294.地球同步卫星特点地球同步卫星特点30典例剖析典例剖析【例【例1】 a、b、c、d是在地球大气层外的圆形轨道上运行的四颗是在地球大气层外的圆形轨道上运行的四颗人造卫星。其中人造卫星。其中a、c的轨道相交于的轨道相交于P，b、d在同一个圆轨道上，在同一个圆轨道上，b、c轨道在同一平面上。某时刻四颗卫星的运行方向及位置如轨道在同一平面上。某时刻四颗卫星的运行方向及位置如图所示。下列说法中正确的是图所示。下列说法中正确的是()31A.a、c的加速度

15、大小相等，且大于的加速度大小相等，且大于b的加速度的加速度B.b、c的角速度大小相等，且小于的角速度大小相等，且小于a的角速度的角速度C.a、c的线速度大小相等，且小于的线速度大小相等，且小于d的线速度的线速度D.a、c存在在存在在P点相撞的危险点相撞的危险答案答案A32【例【例2】 我国首颗量子科学实验卫星我国首颗量子科学实验卫星“墨子墨子”已于酒泉成功发射，已于酒泉成功发射，将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信。将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信。“墨子墨子”由由火箭发射至高度为火箭发射至高度为500千米的预定圆形轨道。此前千米的预定圆形轨道。此前6月在西昌卫月在西昌卫星发射

16、中心成功发射了第二十三颗北斗导航卫星星发射中心成功发射了第二十三颗北斗导航卫星G7。G7属地属地球静止轨道卫星球静止轨道卫星(高度约为高度约为36 000千米千米)，它将使北斗系统的可，它将使北斗系统的可靠性进一步提高。关于卫星以下说法中正确的是靠性进一步提高。关于卫星以下说法中正确的是()A.这两颗卫星的运行速度可能大于这两颗卫星的运行速度可能大于7.9 km/sB.通过地面控制可以将北斗通过地面控制可以将北斗G7定点于西昌正上方定点于西昌正上方C.量子科学实验卫星量子科学实验卫星“墨子墨子”的周期比北斗的周期比北斗G7小小D.量子科学实验卫星量子科学实验卫星“墨子墨子”的向心加速度比北斗的

17、向心加速度比北斗G7小小 33答案答案C34针对训练针对训练1.天文学家近日在银河系发现一颗全新的星球天文学家近日在银河系发现一颗全新的星球“超级地球超级地球”。它的半径是地球的它的半径是地球的2.3倍，而质量却是地球的倍，而质量却是地球的17倍，科学家们认倍，科学家们认为这颗星球可能是由岩石组成。它的发现将有助于探索地球之为这颗星球可能是由岩石组成。它的发现将有助于探索地球之外是否存在生命。这颗外是否存在生命。这颗“超级地球超级地球”的第一宇宙速度约为的第一宇宙速度约为()A.3 km/s B.15 km/s C.21 km/s D.28 km/s 35答案答案C362.当卫星绕地球运动的轨

18、道半径为当卫星绕地球运动的轨道半径为R时，线速度为时，线速度为v，周期为，周期为T。下列情形符合物理规律的是下列情形符合物理规律的是()37答案答案C3839答案答案B401.卡文迪许测量引力常量的扭秤实验涉及的物理思想方法是卡文迪许测量引力常量的扭秤实验涉及的物理思想方法是()A.猜想假设法猜想假设法 B.微量放大法微量放大法C.极限分析法极限分析法 D.建模法建模法解析卡文迪许测量引力常量的扭秤实验采用了微量放大的思解析卡文迪许测量引力常量的扭秤实验采用了微量放大的思想方法想方法，正确选项为正确选项为B。答案答案B 412.一名宇航员来到一个星球上，如果该星球的质量是地球质量的一名宇航员来

19、到一个星球上，如果该星球的质量是地球质量的两倍，它的直径是地球直径的一半，那么这名宇航员在该星球两倍，它的直径是地球直径的一半，那么这名宇航员在该星球上所受的万有引力大小是他在地球上所受万有引力的上所受的万有引力大小是他在地球上所受万有引力的()A.0.5倍倍 B.2.0倍倍C.4倍倍 D.8.0倍倍 答案答案D423.有一星球的密度跟地球密度相同，但它表面处的重力加速度是有一星球的密度跟地球密度相同，但它表面处的重力加速度是地球表面处重力加速度的地球表面处重力加速度的4倍，则该星球的质量将是地球质量倍，则该星球的质量将是地球质量的的(忽略其自转影响忽略其自转影响)()答案答案D434.(20

20、17衢州、丽水、湖州、舟山四地市质检衢州、丽水、湖州、舟山四地市质检)高分卫星是一种高高分卫星是一种高分辨率对地观测卫星。高分卫星至少包括分辨率对地观测卫星。高分卫星至少包括7颗卫星，它们都将颗卫星，它们都将在在2020年前发射并投入使用。其中年前发射并投入使用。其中“高分一号高分一号”为光学成像遥为光学成像遥感卫星，轨道高度为感卫星，轨道高度为645 km，“高分四号高分四号”为地球同步轨道上为地球同步轨道上的光学卫星。则的光学卫星。则“高分一号高分一号”与与“高分四号高分四号”相比相比A.需要更大的发射速度需要更大的发射速度B.具有更小的向心加速度具有更小的向心加速度C.具有更小的线速度具有更小的线速度D.具有更大的角速度具有更大的角速度 44解析对于人造卫星模型解析对于人造卫星模型，离地面越近离地面越近，线速度、角