2018高考物理专题5万有引力与航天

2018高考物理专题5万有引力与航天第一页，共69页。目录Contents考情精解读考点1考点2考点3A.知识全通关B.题型全突破考法1考法2考法3考法4C.能力大提升方法模型考法5考法6考点7第二页，共69页。考情精解读第三页，共69页。考纲解读命题趋势命题规律考情精解读1高考帮·物理专题五万有引力与航天知识体系构建考试大纲123万有引力定律及其应用Ⅱ经典时空观和相对论时空观Ⅰ

环绕速度Ⅱ4第二宇宙速度和第三宇宙速度Ⅰ第四页，共69页。考纲解读命题规律考情精解读2命题趋势知识体系构建近三年同类题型高考实况考点2016全国2015全国2014全国自主命题地区万有引力定律及其应用【85%】全国Ⅲ,14,6分全国Ⅰ,21,6分全国Ⅰ,19,6分全国Ⅱ,18,6分2016海南,7,5分2016江苏,7,4分2015北京,16,6分2015天津,8,6分2015上海,22,4分2015江苏,3,3分2014北京,23,18分2013江苏,1,3分人造卫星及其变轨问题【65%】全国Ⅰ,17,6分全国Ⅱ,16,6分

2016天津,3,6分2016四川,3,6分2016北京,18,6分2014江苏,2,3分2014天津,3,6分

高考帮·物理专题五万有引力与航天第五页，共69页。考纲解读命题规律考情精解读3继续学习1.热点预测

天体匀速圆周运动模型、双星模型、卫星发射与变轨问题等是高考对本专题考查的热点,题型以选择题为主,分值为6分.2.趋势分析

专题内容与人造卫星、载人航天、探月计划等热点话题密切相关,考查频率也越来越高,考生要引起注意.命题趋势知识体系构建高考帮·物理专题五万有引力与航天第六页，共69页。考纲解读命题规律考情精解读4命题趋势知识体系构建返回目录

高考帮·物理专题五万有引力与航天第七页，共69页。知识全通关第八页，共69页。考点全通关1考点1

万有引力定律的理解继续学习一、开普勒行星运动定律定律内容图示开普勒第一定律(轨道定律)所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上说明:不同行星绕太阳运动的椭圆轨道是不同的开普勒第二定律(面积定律)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面积

说明:行星在近日点的速率大于在远日点的速率开普勒第三定律(周期定律)所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等

高考帮·物理专题五万有引力与航天第九页，共69页。考点全通关2继续学习二、万有引力定律1.万有引力定律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F的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比,与它们之间距离r的二次方成反比公式方向沿两质点的连线指向施力物体适用条件(1)严格地说,万有引力定律只适用于质点间的相互作用(2)两个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是两个球体球心间的距离(3)也适用于一个均匀球体与球外一个质点间的万有引力,其中r为球心到质点的距离(4)两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时,公式也近似适用,其中r为两物体质心间的距离

高考帮·物理专题五万有引力与航天第十页，共69页。考点全通关3继续学习

高考帮·物理专题五万有引力与航天第十一页，共69页。考点全通关42.引力常量继续学习数值6.67×10-11N·m2/kg2测定人英国物理学家卡文迪许于1798年利用扭秤测定物理意义数值上等于两个质量都是1kg的物体相距1m时的相互引力测定意义(1)有力地证明了万有引力的存在

(2)使定量计算得以实现(3)开创了测量弱相互作用的新时代实验装置卡文迪许扭秤P:石英丝

M:平面镜

O:光源

N:刻度尺

Q:倒立T形架实验思想主要思想:放大(1)利用四个球间引力

(2)利用T形架的转动即利用力矩增大引力的可观察效果(3)利用小平面镜对光的反射来增大可测量的扭转角度高考帮·物理专题五万有引力与航天第十二页，共69页。考点全通关5返回目录3.对万有引力定律的理解四性内容普遍性万有引力不仅存在于星球之间,任何客观存在的具有质量的物体之间都存在着这种相互吸引力相互性两个物体间相互作用的引力是一对作用力与反作用力,它们大小相等、方向相反、分别作用在两个物体上宏观性在通常情况下,万有引力非常小,只有在质量巨大的天体间,或天体与天体附近的物体间,它的存在才有实际的物理意义.在微观世界里,粒子间的万有引力可以忽略不计特殊性两物体间的万有引力只与它们本身的质量和它们之间的距离有关,而与所在空间的性质无关,与周围有无其他物体也无关

高考帮·物理专题五万有引力与航天第十三页，共69页。考点全通关6继续学习

考点2万有引力定律的应用

高考帮·物理专题五万有引力与航天

方法已知量利用公式表达式备注密度的计算利用运行天体r、T、R利用近地卫星只需测出其运动周期利用天体表面重力加速度g、R—第十四页，共69页。考点全通关7返回目录

高考帮·物理专题五万有引力与航天

方法已知量利用公式表达式备注质量的计算利用运行天体r、T只能得到中心天体的质量r、vv、T利用天体表面重力加速度g、R—第十五页，共69页。考点全通关8

继续学习考点3卫星运行参量的分析与比较

高考帮·物理专题五万有引力与航天第十六页，共69页。考点全通关9继续学习2.极地卫星和近地卫星(1)极地卫星运行时每圈都经过南北两极,由于地球自转,极地卫星可以实现全球覆盖.(2)近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星,其运行的轨道半径可近似认为等于地球的半径,其运行线速度约为7.9km/s.(3)两种卫星的轨道平面一定通过地球的球心.

高考帮·物理专题五万有引力与航天第十七页，共69页。考点全通关10继续学习3.同步卫星的六个“一定”

高考帮·物理专题五万有引力与航天第十八页，共69页。考点全通关11继续学习4.三种宇宙速度宇宙速度数值(km/s)意义第一宇宙速度7.9这是卫星的最小发射速度,若7.9km/s≤v<11.2km/s,物体绕地球运行第二宇宙速度11.2这是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度.若11.2km/s≤v<16.7km/s,物体绕太阳运行第三宇宙速度16.7这是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度,若v≥16.7km/s,物体将脱离太阳系在宇宙空间运行高考帮·物理专题五万有引力与航天第十九页，共69页。考点全通关12

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高考帮·物理专题五万有引力与航天第二十页，共69页。题型全突破第二十一页，共69页。继续学习题型全突破1

高考帮·物理专题五万有引力与航天第二十二页，共69页。继续学习题型全突破2

高考帮·物理专题五万有引力与航天第二十三页，共69页。继续学习题型全突破3【考法示例1】考法示例1继美国发射可重复使用的运载火箭之后,印度称其正在设计可重复使用的宇宙飞船,预计在2030年发射,这项技术将使印度在太空领域占有优势.假设某飞船沿半径为R的圆周轨道绕地球运行,其周期为T,地球半径为R0.该飞船要返回地面时,可在轨道上某点A处将速率降到适当数值,从而沿着以地心为焦点的椭圆轨道运行,椭圆与地球表面的B点相切,如图所示.求该飞船由A点运行到B点所需的时间.

高考帮·物理专题五万有引力与航天第二十四页，共69页。继续学习题型全突破4

高考帮·物理专题五万有引力与航天第二十五页，共69页。返回目录题型全突破5涉及椭圆轨道运动周期的问题,在中学物理中,常用开普勒第三定律求解.但该定律只能用在同一中心天体的两星体之间,如绕太阳运行的两行星之间或绕地球运行的两卫星之间,而对于一颗行星和一颗卫星比较时不能用开普勒第三定律.开普勒第三定律不仅适用于天体沿椭圆轨道运动,也适用于天体沿圆轨道运动.突破攻略高考帮·物理专题五万有引力与航天第二十六页，共69页。继续学习题型全突破6

高考帮·物理专题五万有引力与航天第二十七页，共69页。继续学习题型全突破7

高考帮·物理专题五万有引力与航天第二十八页，共69页。题型全突破8

【考法示例2】继续学习

高考帮·物理专题五万有引力与航天第二十九页，共69页。返回目录题型全突破9

突破攻略

高考帮·物理专题五万有引力与航天第三十页，共69页。继续学习题型全突破10

高考帮·物理专题五万有引力与航天第三十一页，共69页。继续学习题型全突破113.人造卫星的发射速度与运行速度之间的大小关系:11.2km/s>v发≥7.9km/s>v运.4.距地面越高的卫星运行速度越小,向距地面越高的轨道发射卫星越困难.向越高的轨道发射卫星时,火箭克服地球对它的引力所做的功越多,因此所需的发射速度越大.二、两个半径——天体半径和轨道半径有何区别?1.在中学物理中通常把天体看成球体,天体半径就是对应的球体的半径,反映了天体的大小.2.轨道半径是指围绕中心天体运行的天体做圆周运动时的圆形轨道的半径.说明：天体运行的轨道半径总大于中心天体的半径.当天体贴近中心天体表面运动时,可近似认为轨道半径等于中心天体的半径.

高考帮·物理专题五万有引力与航天第三十二页，共69页。继续学习题型全突破12三、两个向心加速度——物体随地球自转的向心加速度和卫星绕地球运行的向心加速度有何区别?

卫星绕地球运行的向心加速度物体随地球自转的向心加速度产生原因由万有引力产生由万有引力的一个分力(另一分力为重力)产生方向指向地心垂直且指向地轴大小a=rω2,r为地面上某点到地轴的距离,ω为地球自转的角速度特点随卫星到地心的距离的增大而减小从赤道到两极逐渐减小

高考帮·物理专题五万有引力与航天第三十三页，共69页。继续学习题型全突破13

高考帮·物理专题五万有引力与航天第三十四页，共69页。继续学习题型全突破14

【考法示例3】高考帮·物理专题五万有引力与航天第三十五页，共69页。返回目录题型全突破15

高考帮·物理专题五万有引力与航天第三十六页，共69页。继续学习题型全突破16

高考帮·物理专题五万有引力与航天第三十七页，共69页。继续学习题型全突破17

高考帮·物理专题五万有引力与航天第三十八页，共69页。题型全突破18继续学习【考法示例4】

高考帮·物理专题五万有引力与航天第三十九页，共69页。题型全突破19

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高考帮·物理专题五万有引力与航天第四十页，共69页。题型全突破20继续学习考法透析5卫星变轨及对接问题一、变轨人造地球卫星发射过程要经过多次变轨,如图所示,我们从以下几个方面讨论.1.变轨原理及过程(1)为了节省能量,在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆轨道Ⅰ上.(2)卫星在A点点火加速,由于速度变大,万有引力不足以提供卫星在轨道Ⅰ上做圆周运动的向心力,卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ.(3)在B点(远地点)再次点火加速进入圆形轨道Ⅲ.高考帮·物理专题五万有引力与航天第四十一页，共69页。继续学习题型全突破21

高考帮·物理专题五万有引力与航天第四十二页，共69页。题型全突破22继续学习二、对接

航天器与宇宙空间站的“对接”实际上就是两个做匀速圆周运动的物体的追赶问题,本质仍然是卫星的变轨运行问题.

要使航天器与宇宙空间站成功“对接”,必须让航天器在较低轨道上加速,通过“速度v的增大——所需向心力增大——航天器做离心运动——轨道半径r增大——升高轨道”的系列变速,从而完成航天器与宇宙空间站的对接.

高考帮·物理专题五万有引力与航天第四十三页，共69页。题型全突破23继续学习考法示例5

发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道1,然后经点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火,将卫星送入同步圆轨道3,轨道1和2相切于Q点,轨道2和3相切于P点,设卫星在轨道1和轨道3上正常运行的速度和加速度分别为v1、v3和a1、a3,在轨道2上经过P点时的速度和加速度分别为v2和a2,且卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时的周期分别为T1

、T2

、T3,以下说法正确的是A.v1>v2>v3

B.v1>v3>v2C.a1>a2>a3

D.T1<T2<T3

【考法示例5】

高考帮·物理专题五万有引力与航天第四十四页，共69页。题型全突破24继续学习

高考帮·物理专题五万有引力与航天第四十五页，共69页。题型全突破25突破攻略

返回目录高考帮·物理专题五万有引力与航天第四十六页，共69页。题型全突破26继续学习

高考帮·物理专题五万有引力与航天第四十七页，共69页。题型全突破27继续学习考法示例6如图所示,A是地球的同步卫星.另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内,离地面高度为h.已知地球半径为R,地球自转角速度为ω0,地球表面的重力加速度为g,O为地心.(1)求卫星B的运行周期.(2)如卫星B绕行方向与地球自转方向相同,某时刻A、B两卫星相距最近(O、B、A在同一直线上),则至少经过多长时间,它们再一次相距最近?【考法示例6】

高考帮·物理专题五万有引力与航天第四十八页，共69页。题型全突破28

返回目录高考帮·物理专题五万有引力与航天第四十九页，共69页。题型全突破29继续学习

高考帮·物理专题五万有引力与航天第五十页，共69页。题型全突破30继续学习

【考法示例7】

高考帮·物理专题五万有引力与航天第五十一页，共69页。返回目录题型全突破31

高考帮·物理专题五万有引力与航天第五十二页，共69页。能力大提升第五十三页，共69页。能力大提升1继续学习方法

等效思想在解题中的应用

高考帮·物理专题五万有引力与航天第五十四页，共69页。能力大提升2继续学习【示例8】示例8如图所示,在半径为R的铅球中挖出一个球形空穴,空穴直径为R且与铅球相切,并通过铅球的球心.在未挖出空穴前铅球质量为M.求挖出空穴后的铅球与距铅球球心距离为d、质量为m的小球(可视为质点)间的万有引力.思路分析

由于题目中没有告知距离d与球的半径R之间的关系,因此不能把挖出球形空穴后的铅球看成质点,故不能直接利用万有引力定律公式来计算引力的大小.但是,可以用填补法求解,即先把挖去的部分“补”上,使其成为半径为R的完整球体,再根据万有引力定律公式,分别计算出半径为R的球体和补上的球体对小球的万有引力,最后两引力相减即可得到答案.

高考帮·物理专题五万有引力与航天第五十五页，共69页。能力大提升3

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高考帮·物理专题五万有引力与航天第五十六页，共69页。能力大提升4

继续学习模型 双星和多星问题

高考帮·物理专题五万有引力与航天第五十七页，共69页。能力大提升5

继续学习高考帮·物理专题五万有引力与航天第五十八页，共69页。能力大提升6继续学习示例9如图所示,质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速圆周运动,星球A和B两者中心之间的距离为L.已知A、B的中心和O点始终共线,A和B分别在O点的两侧.引力常量为G.(1)求两星球做圆周运动的周期.(2)在地月系统中,若忽略其他星球的影响,可以将月球和地球看成上述星球A和B,月球绕其轨道中心运行的周期记为T1.但在近似处理问题时,常常认为月球是绕地心做圆周运动的,这样算得的运行周期为T2.已知地球和月球的质量分别为5.98×1024kg和7.35×1022kg.求T2与T1两者的平方之比.(结果保留3位小数)【示例9】高考帮·物理