专题五万有引力及天体运动

1、一级排查一级排查二级排查二级排查三级排查三级排查走向考场走向考场 专题五万有引力与天体运动专题五万有引力与天体运动一级排查一级排查二级排查二级排查三级排查三级排查走向考场走向考场4万有引力定律和天体的运动万有引力定律和天体的运动一级排查一级排查二级排查二级排查三级排查三级排查走向考场走向考场(4)人造卫星的加速度、线速度、角速度、周期跟轨道半径的关系一级排查一级排查二级排查二级排查三级排查三级排查走向考场走向考场(5)第一宇宙速度：第一宇宙速度：v7.9 km/s(最大环绕速度，最小发射最大环绕速度，最小发射速度速度)(6)同步卫星的特点同步卫星的特点一级排查一级排查二级排查二级排查三级排查三

2、级排查走向考场走向考场说明：以下物理概念、规律的叙述中，在说明：以下物理概念、规律的叙述中，在后面的后面的()内正确的打内正确的打“”，错误的打，错误的打“” 1第一宇宙速度：第一宇宙速度：v17.9 km/s，人造卫星，人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，叫做第一宇宙速度如果发射速有的速度，叫做第一宇宙速度如果发射速度度vv1，物体必然落回地面；如果，物体必然落回地面；如果v2vv1，物体能成为卫星，但轨道不再是圆而是椭，物体能成为卫星，但轨道不再是圆而是椭圆圆() 2第二宇宙速度：第二宇宙速度：v211.2 km/s，若物体只，若物

3、体只受万有引力作用，只要物体在地球表面具有受万有引力作用，只要物体在地球表面具有足够大的速度，就可以脱离地球的引力而飞足够大的速度，就可以脱离地球的引力而飞离地球，这个速度叫做第二宇宙速度离地球，这个速度叫做第二宇宙速度()一级排查一级排查二级排查二级排查三级排查三级排查走向考场走向考场 3第三宇宙速度：第三宇宙速度：v316.7 km/s，使物体挣，使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度脱太阳引力束缚的最小发射速度() 4同步卫星：运转周期等于地球自转周期，同步卫星：运转周期等于地球自转周期，即即T24 h，可位于地球上空任意高度和轨道，可位于地球上空任意高度和轨道上的卫星上的卫星() 5开普

4、勒第一定律：所有的行星围绕太阳运开普勒第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上个焦点上() 6开普勒第二定律：行星与太阳的连线在相开普勒第二定律：行星与太阳的连线在相同的时间内扫过的面积相等同的时间内扫过的面积相等()一级排查一级排查二级排查二级排查三级排查三级排查走向考场走向考场一级排查一级排查二级排查二级排查三级排查三级排查走向考场走向考场答案答案1.2.3.4.(订正：周期订正：周期T24 h，必须位于赤道正上方距地面高度，必须位于赤道正上方距地面高度h3.6104 km处与地球保持相对静止的卫星处与地球保持相对静

5、止的卫星)5.6.7.8. 一级排查一级排查二级排查二级排查三级排查三级排查走向考场走向考场 1行行(卫卫)星在椭圆轨道上运行时，如何分析星在椭圆轨道上运行时，如何分析其线速度变化？其线速度变化？提示：提示：以行以行(卫卫)星从近日星从近日(地地)点向远日点向远日(地地)点运动为例有以下几种方法分析线速度的变点运动为例有以下几种方法分析线速度的变化化(1)由开普勒第二定律分析：即行由开普勒第二定律分析：即行(卫卫)星与星与中心天体的连线在相等的时间内扫过的面积中心天体的连线在相等的时间内扫过的面积相等知速度逐渐减小相等知速度逐渐减小(2)由万有引力做功情况和动能定理分析知由万有引力做功情况和动

6、能定理分析知：引力做负功，行星或卫星的动能减小，速：引力做负功，行星或卫星的动能减小，速度减小度减小(3)由机械能守恒定律分析知该过程势能增由机械能守恒定律分析知该过程势能增大，动能减小，速度减小大，动能减小，速度减小 陷阱：陷阱：根据根据vr，认为，认为不变，来分析不变，来分析v的变化的变化一级排查一级排查二级排查二级排查三级排查三级排查走向考场走向考场 2如何计算天体的质量？如何计算天体的质量？易错：易错：不能用已知量表示天体的质量不能用已知量表示天体的质量一级排查一级排查二级排查二级排查三级排查三级排查走向考场走向考场 3行星行星(或卫星或卫星)绕恒星绕恒星(或行星或行星)的运动看作圆的

7、运动看作圆周运动，则绕天体运动的线速度、角速度、周运动，则绕天体运动的线速度、角速度、周期、加速度、动能与其轨道半径的关系是周期、加速度、动能与其轨道半径的关系是什么？什么？提示：提示：在天体运动中不管是行星绕太阳的在天体运动中不管是行星绕太阳的运动还是卫星绕地球的运动，它们做圆周运运动还是卫星绕地球的运动，它们做圆周运动的向心力都由万有引力提供，据此可推导动的向心力都由万有引力提供，据此可推导下列关系式：下列关系式：一级排查一级排查二级排查二级排查三级排查三级排查走向考场走向考场易失分：易失分：(1)选不出相应的向心力表达式；选不出相应的向心力表达式；(2)数数学式运算出现错误学式运算出现错

8、误一级排查一级排查二级排查二级排查三级排查三级排查走向考场走向考场 4物体在赤道上随地球自转所需的向心力和物体在赤道上随地球自转所需的向心力和卫星环绕地球运行所需的向心力都是由地球卫星环绕地球运行所需的向心力都是由地球的万有引力提供的吗？的万有引力提供的吗？提示：提示：位于赤道上的物体随地球自转所需位于赤道上的物体随地球自转所需的向心力是由地球对它的万有引力的一个很的向心力是由地球对它的万有引力的一个很小的分力提供的，而环绕地球运行的卫星小的分力提供的，而环绕地球运行的卫星所需的向心力是由地球对它的全部万有引力所需的向心力是由地球对它的全部万有引力提供的，既使物体和卫星的质量相同，两个提供的，

9、既使物体和卫星的质量相同，两个向心力的数值也不相等向心力的数值也不相等 易错：易错：向心力都等于万有引力向心力都等于万有引力一级排查一级排查二级排查二级排查三级排查三级排查走向考场走向考场 5地球同步卫星有哪些特点？地球同步卫星有哪些特点？提示：提示：同步卫星的特点有：同步卫星的特点有：轨道一定，轨道平面一定和赤道平面重轨道一定，轨道平面一定和赤道平面重合合周期一定，周期一定，T24 h.角速度一定，等于地球自转的角速度角速度一定，等于地球自转的角速度向心加速度大小一定，向心加速度大小一定，a0.23 m/s2.距地面高度一定，距地面高度一定，h3.6104 km环绕运行线速度大小一定，环绕运

10、行线速度大小一定，v3.1103 m/s 误区：误区：(1)误认为同步卫星可在任意纬度的误认为同步卫星可在任意纬度的轨道上轨道上(2)把周期把周期T24 h轨道经过极地上空的卫轨道经过极地上空的卫星当做同步卫星星当做同步卫星一级排查一级排查二级排查二级排查三级排查三级排查走向考场走向考场 6发射越高的卫星其轨道环绕速度越小，是发射越高的卫星其轨道环绕速度越小，是否能说明卫星发射越高越容易呢？请分析说否能说明卫星发射越高越容易呢？请分析说明明易错：易错：忽视卫星引力势能的变化和克服阻忽视卫星引力势能的变化和克服阻力做功，认为发射越高越容易力做功，认为发射越高越容易一级排查一级排查二级排查二级排查

11、三级排查三级排查走向考场走向考场 7如何实现卫星的变轨？如何实现卫星的变轨？提示：提示：卫星的变轨问题有以下两种情况：卫星的变轨问题有以下两种情况：(1)制动变轨：卫星的速率变小时，使得万制动变轨：卫星的速率变小时，使得万有引力大于所需向心力，卫星做向心运动，有引力大于所需向心力，卫星做向心运动，轨道半径将变小，所以要使卫星的轨道半径轨道半径将变小，所以要使卫星的轨道半径减小，需开动反冲发动机使卫星做减速运动减小，需开动反冲发动机使卫星做减速运动(2)加速变轨：卫星的速率增大时，使得万加速变轨：卫星的速率增大时，使得万有引力小于所需向心力，卫星做离心运动，有引力小于所需向心力，卫星做离心运动，

12、轨道半径将变大，所以要使卫星的轨道半径轨道半径将变大，所以要使卫星的轨道半径变大，需开动反冲发动机使卫星做加速运动变大，需开动反冲发动机使卫星做加速运动 易错：易错：飞船加速时可追上同一轨道上前方飞船加速时可追上同一轨道上前方的物体的物体(卫星、飞船、空间站卫星、飞船、空间站)一级排查一级排查二级排查二级排查三级排查三级排查走向考场走向考场 8分析双星系统中两天体运动的相同点和不分析双星系统中两天体运动的相同点和不同点同点提示：提示：(1)相同点：相同点：绕两天体中心连线的绕两天体中心连线的同一点做绕向相同的匀速圆周运动同一点做绕向相同的匀速圆周运动两天两天体运动的角速度、周期相同体运动的角速

13、度、周期相同它们做圆周它们做圆周运动的向心力大小相同，均由两者间的万有运动的向心力大小相同，均由两者间的万有引力提供引力提供一级排查一级排查二级排查二级排查三级排查三级排查走向考场走向考场 易混：易混：把天体运转的轨道半径与两天体间的把天体运转的轨道半径与两天体间的距离混淆距离混淆 易错：易错：找不出二者角速度相等的隐含条件找不出二者角速度相等的隐含条件一级排查一级排查二级排查二级排查三级排查三级排查走向考场走向考场 9卫星卫星(或飞船或飞船)变轨前后动能、势能和机械变轨前后动能、势能和机械能如何变化？能如何变化？易错：易错：不能用功能关系分析势能和机械能不能用功能关系分析势能和机械能的变化的

14、变化.一级排查一级排查二级排查二级排查三级排查三级排查走向考场走向考场 猜想一对万有引力定律及其应用的考查猜想一对万有引力定律及其应用的考查 命题依据：命题依据：万有引力定律及其应用一直是高万有引力定律及其应用一直是高考考查的重点，以选择题的形式出现的几率考考查的重点，以选择题的形式出现的几率较大但近几年，有些省份的计算题也常涉较大但近几年，有些省份的计算题也常涉及该知识点，试题难度中等或中等偏上预及该知识点，试题难度中等或中等偏上预计计2014年高考中，该知识点仍是考查的热点年高考中，该知识点仍是考查的热点，可能结合最新的航天、宇宙探索来考查，可能结合最新的航天、宇宙探索来考查，也可能会结合

15、双星、三星、黑洞等天体模型也可能会结合双星、三星、黑洞等天体模型来考查如下面设计的考题以我国宇航员登来考查如下面设计的考题以我国宇航员登月考查为背景，从全新的角度来考查考生对月考查为背景，从全新的角度来考查考生对万有引力定律及其应用掌握的情况，具有较万有引力定律及其应用掌握的情况，具有较高的命中率高的命中率一级排查一级排查二级排查二级排查三级排查三级排查走向考场走向考场 试题设计试题设计 1随着我国登月计划的实施，我国宇航员登随着我国登月计划的实施，我国宇航员登上月球已不再是梦想假如我国宇航员登上上月球已不再是梦想假如我国宇航员登上月球并在月球表面附近以初速度月球并在月球表面附近以初速度v0竖

16、直向上抛竖直向上抛出一个小球，经时间出一个小球，经时间t后回到出发点已知月后回到出发点已知月球的半径为球的半径为R，引力常量为，引力常量为G，忽略月球表面，忽略月球表面的空气阻力，则下列说法正确的是的空气阻力，则下列说法正确的是()一级排查一级排查二级排查二级排查三级排查三级排查走向考场走向考场一级排查一级排查二级排查二级排查三级排查三级排查走向考场走向考场答案答案B一级排查一级排查二级排查二级排查三级排查三级排查走向考场走向考场 猜想二对天体运动的考查猜想二对天体运动的考查 命题依据：命题依据：天体运动是高考的必考内容，为天体运动是高考的必考内容，为高频考点，题型以选择题为主由于卫星、高频考

17、点，题型以选择题为主由于卫星、宇宙飞船和同步卫星的发射以及新天体的发宇宙飞船和同步卫星的发射以及新天体的发现等属于世界各国都关注的热点问题，以这现等属于世界各国都关注的热点问题，以这些科学成就为背景命题能够很好地与该知识些科学成就为背景命题能够很好地与该知识相联系，同时能够与动力学、能量问题紧密相联系，同时能够与动力学、能量问题紧密相结合，能够考查学生的信息采集、建立模相结合，能够考查学生的信息采集、建立模型、处理数据等多方面的能力，所以预计型、处理数据等多方面的能力，所以预计2014年高考仍不例外下面设计的考题以地年高考仍不例外下面设计的考题以地月系统为背景涉及月系统为背景涉及“第一拉格朗日

18、点第一拉格朗日点”，重，重点考查了天体圆周运动的各物理量间的关系点考查了天体圆周运动的各物理量间的关系一级排查一级排查二级排查二级排查三级排查三级排查走向考场走向考场 试题设计试题设计 2地月系统的地月系统的“第一拉格朗日点第一拉格朗日点”处于地月处于地月连线上偏向月球一侧，是登月必经之路，非连线上偏向月球一侧，是登月必经之路，非常适合建设登月中转和补给站我国的著名常适合建设登月中转和补给站我国的著名科学家钱学森就曾经提出要加大对该点的关科学家钱学森就曾经提出要加大对该点的关注力度，因为它今后必将成为注力度，因为它今后必将成为“太空高速路太空高速路”的连接点在该点，物体绕地球做圆周运的连接点在该