物理一轮总复习课件第四章第4单元万有引力与航天

1、想一想想一想 (1)开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳运动，开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳运动，也适用于卫星绕地球运动，若一颗卫星绕地球做椭圆轨道运也适用于卫星绕地球运动，若一颗卫星绕地球做椭圆轨道运动，则它在近地点和远地点的速度大小关系如何？动，则它在近地点和远地点的速度大小关系如何？ (2)请根据万有引力定律和牛顿第二定律分析地球表面上请根据万有引力定律和牛顿第二定律分析地球表面上不同质量的物体的重力加速度大小关系。不同质量的物体的重力加速度大小关系。万有引力定律万有引力定律记一记记一记1开普勒行星运动定律开普勒行星运动定律椭圆椭圆焦点焦点半长轴半长轴公转周期公转周期2万有引力

2、定律万有引力定律6.671011Nm2/kg2质点质点两球心两球心质点质点 试一试试一试1一名宇航员来到一个星球上，如果该星球的质量是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半，它的直径也是地球直径的一半，地球质量的一半，它的直径也是地球直径的一半，那么这名宇航员在该星球上所受的万有引力大小是那么这名宇航员在该星球上所受的万有引力大小是它在地球上所受万有引力的它在地球上所受万有引力的 ()A0.25倍倍B0.5倍倍C2.0倍倍 D4.0倍倍答案：答案：C卫星运行规律及宇宙速度卫星运行规律及宇宙速度想一想想一想 在地球周围飞行着许多人造地球卫星，由于用途在地球周围飞行着许多人造地

3、球卫星，由于用途不同，它们的运行轨道也不相同，请思考以下问题：不同，它们的运行轨道也不相同，请思考以下问题： (1)若各卫星的轨道均为圆形轨道，这些轨道有什若各卫星的轨道均为圆形轨道，这些轨道有什么共同点。么共同点。 (2)各圆形轨道卫星的飞行速度是不同的，卫星离各圆形轨道卫星的飞行速度是不同的，卫星离地面越近，其飞行速度越大还是越小，它们的最大速度地面越近，其飞行速度越大还是越小，它们的最大速度是多少？是多少？超链超链接接 提示：提示：(1)各圆形轨道的圆心均为地球的球心。各圆形轨道的圆心均为地球的球心。 (2)离地面越近的卫星，飞行速度越大，卫星沿圆离地面越近的卫星，飞行速度越大，卫星沿圆

4、形轨道运行的最大速度为形轨道运行的最大速度为7.9 km/s，也就是第一宇宙速，也就是第一宇宙速度。度。记一记记一记 1地球同步卫星的特点地球同步卫星的特点 (1)轨道平面一定：轨道平面和轨道平面一定：轨道平面和 平面重合。平面重合。 (2)周期一定：与地球周期一定：与地球 周期相同，即周期相同，即T24h86 400 s。 (3)角速度一定：与地球自转的角速度相同。角速度一定：与地球自转的角速度相同。赤道赤道自转自转一致一致 2极地卫星和近地卫星极地卫星和近地卫星 (1)极地卫星运行时每圈都经过极地卫星运行时每圈都经过 ，由于，由于地球自转，极地卫星可以实现全球覆盖。地球自转，极地卫星可以实

5、现全球覆盖。 (2)近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星，其运行的轨道半径可近似认为等于周运动的卫星，其运行的轨道半径可近似认为等于 ，其运行线速度约为，其运行线速度约为 km/s。 (3)两种卫星的轨道平面一定通过两种卫星的轨道平面一定通过 。南北两极南北两极地球的半径地球的半径7.9地球的球心地球的球心3三种宇宙速度比较三种宇宙速度比较宇宙宇宙速度速度数值数值(km/s)意义意义第一第一宇宙宇宙速度速度_这是卫星绕地球做圆周运动的最小发射这是卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度，若速度，若7.9 km/sv11.2 km/s，物体绕物体

6、绕 运行运行(环绕速度环绕速度)第二第二宇宙宇宙速度速度_这是物体挣脱地球引力束缚的最小发射这是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度，若速度，若11.2 km/sv16.7 km/s，物体绕物体绕 运行运行(脱离速度脱离速度)第三第三宇宙宇宙速度速度_这是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射这是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，若速度，若v16.7 km/s，物体将脱离太，物体将脱离太阳引力束缚在阳引力束缚在 运行运行(逃逸速度逃逸速度)7.911.216.7地球地球太阳太阳宇宙空间宇宙空间 试一试试一试2由于通讯和广播等方面的需要，许多国家发射了地由于通讯和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步

7、轨道卫星，这些卫星的球同步轨道卫星，这些卫星的 ()A质量可以不同质量可以不同 B轨道半径可以不同轨道半径可以不同C轨道平面可以不同轨道平面可以不同 D速率可以不同速率可以不同解析：同步卫星轨道只能在赤道平面内，高度一定，解析：同步卫星轨道只能在赤道平面内，高度一定，轨道半径一定，速率一定，但质量可以不同，轨道半径一定，速率一定，但质量可以不同，A项项正确。正确。答案：答案：A经典时空观和相对论时空观经典时空观和相对论时空观记一记记一记 1经典时空观经典时空观 (1)在经典力学中，物体的质量是不随速度的改变而改变的。在经典力学中，物体的质量是不随速度的改变而改变的。 (2)在经典力学中，同一物

8、理过程发生的位移和对应时间的测在经典力学中，同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是相同的。量结果在不同的参考系中是相同的。 2相对论时空观相对论时空观 同一过程的位移和时间的测量与参考系有关，在不同的参考同一过程的位移和时间的测量与参考系有关，在不同的参考系中不同。系中不同。 3经典力学有它的适用范围经典力学有它的适用范围 只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界。不适用于微观世界。试一试试一试3下列说法正确的是下列说法正确的是 ()A牛顿运动定律就是经典力学牛顿运动定律就是经典力学B经典

9、力学的基础是牛顿运动定律经典力学的基础是牛顿运动定律C牛顿运动定律可以解决自然界中所有的问题牛顿运动定律可以解决自然界中所有的问题D经典力学可以解决自然界中所有的问题经典力学可以解决自然界中所有的问题解析：经典力学并不等于牛顿运动定律，牛顿运动定律解析：经典力学并不等于牛顿运动定律，牛顿运动定律只是经典力学的基础，经典力学并非万能，也有其适用只是经典力学的基础，经典力学并非万能，也有其适用范围，并不能解决自然界中所有的问题，没有哪个理论范围，并不能解决自然界中所有的问题，没有哪个理论可以解决自然界中所有的问题。因此只有搞清牛顿运动可以解决自然界中所有的问题。因此只有搞清牛顿运动定律和经典力学的

10、隶属关系，明确经典力学的适用范围，定律和经典力学的隶属关系，明确经典力学的适用范围，才能正确解决此类问题。才能正确解决此类问题。答案：答案：B人造卫星的运行问题人造卫星的运行问题 1.一种模型一种模型 无论自然天体无论自然天体(如地球、月亮如地球、月亮)还是人造天体还是人造天体(如宇如宇宙飞船、人造卫星宙飞船、人造卫星)都可以看做质点，围绕中心天体都可以看做质点，围绕中心天体(视视为静止为静止)做匀速圆周运动。做匀速圆周运动。 2两条思路两条思路 3三个物体三个物体 求解卫星运行问题时，一定要认清三个物体求解卫星运行问题时，一定要认清三个物体(赤赤道上的物体、近地卫星、同步卫星道上的物体、近地

11、卫星、同步卫星)之间的关系。之间的关系。比较内容比较内容赤道表面的赤道表面的物体物体近地卫星近地卫星同步卫星同步卫星向心力来源向心力来源万有引力的分力万有引力的分力万有引力万有引力向心力方向向心力方向指向地心指向地心重力与万有重力与万有引力的关系引力的关系重力略小于重力略小于万有引力万有引力重力等于万有引力重力等于万有引力线速度线速度v11R比较内容比较内容赤道表面赤道表面的物体的物体近地卫星近地卫星同步卫星同步卫星线速度线速度v1v3v2(v2为第一宇宙速度为第一宇宙速度)角速度角速度1自自132向心加向心加速度速度a112Ra1a3OB，则，则 ()A星球星球A的质量一定大于的质量一定大于

12、B的质量的质量B星球星球A的线速度一定大于的线速度一定大于B的线速度的线速度图图444C双星间距离一定，双星的质量越大，其转动周期越双星间距离一定，双星的质量越大，其转动周期越 大大D双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越 大大答案：答案：BD5(2013广东广东调研调研)在地球的圆形同步轨道上有某一卫星正在地球的圆形同步轨道上有某一卫星正在运行，则下列说法正确的是在运行，则下列说法正确的是 ()A卫星的重力小于在地球表面时受到的重力卫星的重力小于在地球表面时受到的重力B卫星处于完全失重状态，所受重力为零卫星处于完全失重状态，所受重力为

13、零C卫星离地面的高度是一个定值卫星离地面的高度是一个定值D卫星相对地面静止，处于平衡状态卫星相对地面静止，处于平衡状态解析：在地球的圆形同步轨道上正在运行的卫星，卫星解析：在地球的圆形同步轨道上正在运行的卫星，卫星的重力小于在地球表面时受到的重力，卫星处于完全失的重力小于在地球表面时受到的重力，卫星处于完全失重状态，所受重力不为零，选项重状态，所受重力不为零，选项A正确正确B错误；卫星离地错误；卫星离地面的高度是一个定值，卫星相对地面静止，处于匀速圆面的高度是一个定值，卫星相对地面静止，处于匀速圆周运动状态，选项周运动状态，选项C正确正确D错误。错误。答案：答案：AC6.航天飞机在完成对哈勃空

14、间望远镜的航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在维修任务后，在A点从圆形轨道点从圆形轨道进进入椭圆轨道入椭圆轨道，B为轨道为轨道上的一点，上的一点，如图如图445所示。关于航天飞机的所示。关于航天飞机的运动，下列说法中错误的有运动，下列说法中错误的有 ()A在轨道在轨道上经过上经过A的速度小于经过的速度小于经过B的速度的速度B在轨道在轨道上经过上经过A的动能小于在轨道的动能小于在轨道上经过上经过A的动的动 能能C在轨道在轨道上运动的周期小于在轨道上运动的周期小于在轨道上运动的周期上运动的周期D在轨道在轨道上经过上经过A的加速度小于在轨道的加速度小于在轨道上经过上经过A的的 加速度加速度

15、图图445答案：答案：D（给有能力的学生加餐）（给有能力的学生加餐）1对于同步卫星，下列说法中正确的是对于同步卫星，下列说法中正确的是 ()A它们的运行速度大小相等，且都小于它们的运行速度大小相等，且都小于7.9 km/sB它们运行周期可能不同它们运行周期可能不同C它们离地心的距离可能不同它们离地心的距离可能不同D它们的向心加速度与静止在赤道上的物体的向心加它们的向心加速度与静止在赤道上的物体的向心加 速度大小相等速度大小相等解析：同步卫星的运行周期、角速度与地球自转周期、解析：同步卫星的运行周期、角速度与地球自转周期、角速度相同，因此同步卫星高度固定，线速度固定且小角速度相同，因此同步卫星高

16、度固定，线速度固定且小于第一宇宙速度于第一宇宙速度7.9 km/s，因此选项，因此选项A正确，选项正确，选项B、C错错误；同步卫星与赤道上物体比较，周期、角速度相同，误；同步卫星与赤道上物体比较，周期、角速度相同，半径不同，因此向心加速度不同，选项半径不同，因此向心加速度不同，选项D错误。错误。 答案：答案：A2(2013辽宁模拟辽宁模拟)据报道，我国自主研制据报道，我国自主研制的的“嫦娥二号嫦娥二号”卫星在奔月的旅途中，先卫星在奔月的旅途中，先后完成了一系列高难度的技术动作，在后完成了一系列高难度的技术动作，在其环月飞行的高度距离月球表面其环月飞行的高度距离月球表面100 km时开始全面工作

17、。国际上还没有分辨率优于时开始全面工作。国际上还没有分辨率优于10米的米的全月球立体图像，而全月球立体图像，而“嫦娥二号嫦娥二号”立体相机具有的这立体相机具有的这种高精度拍摄能力，有助于人们对月球表面了解得种高精度拍摄能力，有助于人们对月球表面了解得更清楚，所探测到的有关月球的数据比环月飞行高更清楚，所探测到的有关月球的数据比环月飞行高度约为度约为200 km的的“嫦娥一号嫦娥一号”更加翔实。若两颗卫星更加翔实。若两颗卫星环月运行均可视为匀速圆周运动，运行轨道如图环月运行均可视为匀速圆周运动，运行轨道如图1所所示，则示，则 ()图图1A“嫦娥二号嫦娥二号”环月运行的周期比环月运行的周期比“嫦娥一号嫦娥一号”更长更长B“嫦娥二号嫦娥二号”环月运行的速度比环月运行的速度比“嫦娥一号嫦娥一号”更大更大C“嫦娥二号嫦娥二号”环月运行时向心加速度比环月运行时向心加速度比“嫦娥一号嫦娥一号”更大更大D“嫦娥二号嫦娥二号”环月运行时角速度比环月运行时角速度比“嫦娥一号嫦娥一号”更小更小答案：答案：BC3宇宙中有这样一种三星系统，系统由两个质量为宇宙中有这样一种三星系统，系统由两个质量为m的小的小星体和一个质量为星体和一个质量为M的大星体组成，两个小星体围绕大的大星体组