万有引力与航天 完整版PPT

1、乘积二次方3特殊情况(1)两质量分布均匀的球体间的相互作用，也可用本定 律来计算，其中r为 (2)一个质量分布均匀的球体和球外一个质点间的万有 引力也适用，其中r为 两球心间的距离质点到球心间的距离二、三种宇宙速度1第一宇宙速度(环绕速度)：v1 km/s，是人造地 球卫星的最小 速度，也是人造地球卫星绕地球 做圆周运动的 速度2第二宇宙速度(脱离速度)：v2 km/s，是使物体 挣脱 引力束缚的最小发射速度3第三宇宙速度(逃逸速度)：v3 km/s，是使物 体挣脱 引力束缚的最小发射速度发射最大地球7.9 11.2 16.7 太阳(1)三种宇宙速度均指发射速度，不要误认为是环绕速度 (2)任

2、何星体都有对应的宇宙速度以上三种宇宙速度是 对地球而言的三、经典时空观和相对论时空观1经典时空观(1)在经典力学中，物体的质量是不随 而改变的(2)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 运动状态相同的增大的不同的1在日常生活中我们并没有发现物体的质量随物体的运动的变化而变化，其原因是 ()A运动物体无法称质量B物体的速度远小于光速，质量变化极小C物体质量太大D物体质量不随速度变化而变化答案：B2关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是()A第一宇宙速度又叫环绕速度B第一宇宙速度又叫脱离速度C第一宇宙速度跟地球的质量无关D第一宇宙速度跟地球的半径无关答案：

3、A3关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是 ()A所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动B所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次 方的比值都相等C离太阳越近的行星运动周期越大D行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处解析：所有行星都沿不同的椭圆轨道绕太阳运动，太阳位于椭圆轨道的一个公共焦点上，故A、D均错误；由开普勒第三定律知，所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，而且半长轴越大，行星运行周期越大，B对C错答案：B4关于地球的同步卫星下列说法正确的是 ()A所有地球的同步卫星一定处于赤道的正上方，但不一 定在同一个圆周上B所有地球的同步卫星离地面的高度相同，但不一定

4、位 于赤道的正上方C所有地球的同步卫星的向心加速度、线速度、角速度、 周期一定相同D所有地球同步卫星的向心加速度大小、线速度大小、 角速度和周期一定相等解析：同步卫星高度一定，故A错；同步卫星都在赤道面内，故B错；向心加速度、线速度都是矢量，故C错、D对答案：D5(2010山东高考)1970年4月24日，我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功，开创了我国航天事业的新纪元“东方红一号”的运行轨道为椭圆轨道，其近地点M和远地点N的高度分别为439 km和2384 km，则 () 图441A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

5、于N点的加速度D卫星在N点的速度大于7.9 km/s解析：东方红卫星在轨道运行过程中，机械能保持不变由于M点离地面高度小于N点，所以卫星在M点的势能小于在N点的势能，选项A错误；卫星在M点的速度大于在N点的速度，由角速度公式v/R可知卫星在M点的角速度大于在N点的角速度，选项B正确；由于M点离地面高度小于N点，所以卫星在M点所受万有引力大于在N点所受的万有引力，由牛顿第二定律可知，卫星在M点的加速度大于在N点的加速度，选项C正确；7.9 km/s是卫星围绕地球表面做匀速圆周运动的最大环绕速度，所以卫星在N点的速度一定小于7.9 km/s，选项D错误答案：BC答案：D师 之 说万有引力定律在天文

6、学上的应用 天文学家新发现了太阳系外的一颗行星这颗行星的体积是地球的4.7倍，质量是地球的25倍已知某一近地卫星绕地球运动的周期约为1.4小时，引力常量G6.671011 Nm2/kg2，由此估算该行星的平均密度为 ()A1.8103 kg/m3B5.6103 kg/m3C1.1104 kg/m3 D2.9104 kg/m3答案D学 之 用1(2011福州模拟)“嫦娥二号”成功发射后，探月成为同学们的热门话题一位同学为了测算卫星在月球表面附近做匀速圆周运动的环绕速度，提出了如下实验方案：在月球表面以初速度v0竖直上抛一个物体，测出物体上升的最大高度h，已知月球的半径为R，便可测算出绕月卫星的环

7、绕速度按这位同学的方案，绕月卫星的环绕速度为()答案： D人造卫星与双星问题师 之 说4双星问题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运动有以下几个特点：(1)角速度相同；(2)圆心相同，轨道半径之和等于两者间距r；(3)彼此之间的万有引力提供向心力关键一点(1)卫星绕地球运行的最小周期约为85分钟(2)人造地球卫星绕地球运行时，处于失重状态，并不是 不受重力作用，是因为重力完全用来提供向心力 土星周围有许多大小不等的岩石颗粒，其绕土星的运动可视为圆周运动其中有两个岩石颗粒A和B与土星中心的距离分别为rA8.0104 km和rB1.2105 km.忽略所有岩石颗粒间

8、的相互作用(结果可用根式表示)(1)求岩石颗粒A和B的线速度之比(2)求岩石颗粒A和B的周期之比(3)土星探测器上有一物体，在地球上重为10 N，推算出它在距土星中心3.2105 km处受到土星的引力为0.38 N已知地球半径为6.4103 km，请估算土星质量是地球质量的多少倍？思路点拨根据万有引力提供向心力，向心力公式选择涉及线速度、周期的公式求比可得(1)、(2)两问根据万有引力公式及万有引力和重力的关系可得(3)问 物体做匀速圆周运动时，线速度、角速度、向心加速度、向心力和轨道半径间有一定的制约关系例如，只有当角速度不变时，线速度才与半径成正比；同样，当线速度不变时，同一物体的向心力才

9、与半径成反比，使用时不能脱离限制条件.学 之 用答案：D卫星的在轨运行和变轨问题师 之 说1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 道的平面内如定位卫星系统中的卫星轨道(3)其他轨道：除以上两种轨道外的卫星轨道 我国发射的“嫦娥二号”探月卫星简化后的路线示意图如图442所示，卫星由地面发射后经过发射轨道进入停泊轨道，然后在停泊轨道经过调速后进入地月转移 图442轨道，经过几次制动后进入工作轨道，卫星开始对月球进行探测已知地球与月球的质量之比为a，卫星的停泊轨道与工作轨道的半径之比为b，卫星在停泊轨道和工作轨道上

10、均可视为做匀速圆周运动，则卫星 ()思路点拨由万有引力提供向心力可以判断不同轨道的速度、周期之间的关系卫星轨道变大时，周期变大，速度(动能)减小，但机械能增大，即需要加速答案AD卫星的速度增大，应做离心运动，要克服万有引力做负功，其动能要减小，速度也减小，所以稳定后速度减小与卫星原来速度增大并不矛盾，这正是能量守恒定律的具体体现.学 之 用3下面关于同步卫星的说法正确的是 ()A同步卫星和地球自转同步，卫星的高度和速率就被 确定B同步卫星的角速度虽已被确定，但高度和速率可以 选择，高度增加，速率增大；高度降低，速率减小， 仍同步C我国发射第一颗人造地球卫星的周期是114分钟，比 同步卫星的周期

11、短，所以第一颗人造地球卫星离地 面的高度比同步卫星低D同步卫星的速率比我国发射第一颗人造卫星的速率小答案：ACD考情分析万有引力定律是力学中的重要规律，航天飞行、天体运动、人造卫星、探月问题在近几年的高考中多次出现且背景新颖，考查的角度是万有引力定律、圆周运动、牛顿第二定律及功能关系相结合的综合性知识，题目的综合性较强，其难度一般为中等难度题型多数为选择题，偶尔也以计算题的形式出现命题预测随着我国航天水平的提高和发展，在今后的高考中有关天体运动、卫星的发射和运动的问题还会经常出现，预计会与其他知识相结合并增加题目的探究性.1(2010安徽高考)为了对火星及其周围的空间环境进行探测，我国预计于2011年10月发射第一颗火星探测器“萤火一号”假设探测器在离火星表面高度分别为h1和h2的圆轨道上运动时，周期分别为T1和T2.火星可视为质量分布均匀的球体，且忽略火星的自转影响，引力常量为G.仅利用以上数据，可以计算出 ( )A火星的密度和火星表面的重力加速度B火星的质量和火星对“萤火一号”的引力C火星的半径和“萤火一号”的质量D火星表面的重力加速度和火星对“萤火一号”的引力答案：A答案：D3(2010江苏高考)2009年5月，航天 飞机在完成对哈勃