高考物理一輪復習 第四章 第3單元 萬有引力與航天課件.ppt

必考部分 第四章曲線運動萬有引力與航天 第3單元萬有引力與航天 網(wǎng)控基礎點提煉命題源 一 萬有引力定律1 開普勒行星運動定律 1 開普勒第一定律 所有行星繞太陽運動的軌道都是 太陽處在橢圓的一個 上 2 開普勒第二定律 對任意一個行星來說 它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積 3 開普勒第三定律 所有行星的軌道的 的三次方跟它的 的二次方的比值都相等 表達式 讀讀教材 一 萬有引力定律1 開普勒行星運動定律 1 開普勒第一定律 所有行星繞太陽運動的軌道都是 太陽處在橢圓的一個 上 2 開普勒第二定律 對任意一個行星來說 它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積 3 開普勒第三定律 所有行星的軌道的 的三次方跟它的 的二次方的比值都相等 表達式 3 適用條件兩個 的相互作用 質(zhì)量分布均勻的球體間的相互作用 也可用本定律來計算 其中r為 一個質(zhì)量分布均勻的球體和球外一個質(zhì)點之間的萬有引力也適用 其中r為 質(zhì)點 兩心間距 質(zhì)點到球心的間距 二 宇宙速度7 9地球11 2太陽16 7宇宙空間 1 運動狀態(tài) 2 相同2 1 增大 2 在狹義相對論中 同一物理過程發(fā)生的位移和對應時間的測量結(jié)果在不同的參考系中是 的 3 狹義相對論的兩條基本假設 1 相對性原理 在不同的慣性參考系中 一切物理規(guī)律都是 的 2 光速不變原理 不管在哪個慣性系中 測得的真空中的光速都是 的 2 不同3 1 不同 2 不變 練練基礎 題組一 對萬有引力定律及開普勒定律的考查 3 多選 如圖所示 飛船從軌道1變軌至軌道2 若飛船在兩軌道上都做勻速圓周運動 不考慮質(zhì)量變化 相對于在軌道1上 飛船在軌道2上的 a 動能大b 向心加速度大c 運行周期長d 角速度小 題組二 對人造衛(wèi)星 宇宙速度的考查 4 2013年6月20日上午10時 我國首次太空援課在 神舟十號 飛船中由女航天員王亞平執(zhí)教 在太空中王亞平演示了一些奇特的物理現(xiàn)象 授課內(nèi)容主要是使青少年了解微重力環(huán)境下物體運動的特點 如圖所示是王亞平在太空艙中演示的懸浮的水滴 關(guān)于懸浮的水滴 下列說法正確的是 a 環(huán)繞地球運行時的線速度一定大于7 9km sb 水滴處于平衡狀態(tài)c 水滴處于超重狀態(tài)d 水滴處于失重狀態(tài) 解析 7 9km s是地球的第一宇宙速度 是最大的繞行速度 懸浮水滴的運動半徑大于地球的半徑 線速度小于第一宇宙速度 a錯誤 水滴有豎直向下 指向地心 的加速度 處于失重狀態(tài) d正確 b c錯誤 1 任何物體之間都存在萬有引力 而不是只有天體之間才存在 2 萬有引力表達式只適用于質(zhì)點間的相互作用 當物體間的距離趨近于零時 并非萬有引力趨近于無窮大 3 第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度 衛(wèi)星離地面越高 衛(wèi)星所需要的發(fā)射速度越大 4 第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度 衛(wèi)星離地面越高 衛(wèi)星的運行速度越小 5 當發(fā)射速度大于第一宇宙速度而小于第二宇宙速度時 衛(wèi)星繞地球的軌跡為橢圓 小思考微總結(jié) 研細核心點練透經(jīng)典題 考點一天體的質(zhì)量和密度的估算 調(diào)研1 2014 新課標全國卷 假設地球可視為質(zhì)量均勻分布的球體 已知地球表面重力加速度在兩極的大小為g0 在赤道的大小為g 地球自轉(zhuǎn)的周期為t 引力常量為g 地球的密度為 試題調(diào)研 解題探究 1 重力和萬有引力產(chǎn)生差異的原因是什么 在本題中 能否忽略地球自轉(zhuǎn) 提示 由于地球自轉(zhuǎn) 使重力和萬有引力不同 在本題中 不能忽略地球自轉(zhuǎn) 2 在兩極 重力和萬有引力有何關(guān)系 在赤道 重力和萬有引力又有何關(guān)系 提示 在兩極 重力等于萬有引力 在赤道 重力是萬有引力的一個分力 另一個分力是物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力 答案 b 計算天體質(zhì)量和密度的注意事項1 利用環(huán)繞模型根據(jù)軌道半徑和周期 只能計算中心天體的質(zhì)量 2 在天體表面或附近 當不考慮自轉(zhuǎn)時 萬有引力等于重力 當考慮自轉(zhuǎn)時 在兩極 f引 mg 在赤道 f引 mg m 2r 名師歸納點題破疑 1 1 2014 廣東理綜 多選 如圖所示 飛行器p繞某星球做勻速圓周運動 星球相對飛行器的張角為 下列說法正確的是 類題練熟 a 軌道半徑越大 周期越長b 軌道半徑越大 速度越大c 若測得周期和張角 可得到星球的平均密度d 若測得周期和軌道半徑 可得到星球的平均密度 考點二天體表面重力加速度及第一宇宙速度的計算 調(diào)研2 一宇航員到達半徑為r 密度均勻的某星球表面 做如下實驗 用不可伸長的輕繩拴一質(zhì)量為m的小球 上端固定在o點 如圖甲所示 在最低點給小球某一切速度 使其繞o點在豎直面內(nèi)做圓周運動 測得繩的拉力大小f隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示 f1 f2已知 引力常數(shù)量為g 忽略各種阻力 求 1 星球表面的重力加速度 2 星球的密度 試題調(diào)研 解題指導 1 解題思路 分析小球在最高點和最低點的受力 根據(jù)牛頓第二定律列方程 再利用機械能守恒定律 找到兩個狀態(tài)的聯(lián)系 從而求出星球表面的重力加速度 再根據(jù)重力和萬有引力的關(guān)系 得出密度的表達式 2 解題關(guān)鍵 正確分析f t圖象 求出重力加速度是解答本題的關(guān)鍵 名師歸納點題破疑 2 1 2014 河北唐山一模 2013年12月15日4時35分 嫦娥三號 著陸器與巡視器 玉兔號 月球車 成功分離 巡視器順利駛抵月球表面 一同學設計實驗來測定月球的第一宇宙速度 設想通過月球車上的裝置在距離月球表面h高處平拋一個物體 拋出的初速度為v0 測量出水平射程l 已知月球的半徑為r 月球的第一宇宙速度為 類題練熟 考點三人造衛(wèi)星的運行規(guī)律 3 三個物體求解衛(wèi)星運行問題時 一定要認清三個物體 赤道上的物體 近地衛(wèi)星 同步衛(wèi)星 之間的關(guān)系 4 四個關(guān)系 四個關(guān)系 是指人造衛(wèi)星的加速度 線速度 角速度 周期與軌道半徑的關(guān)系 調(diào)研3 多選 如圖所示 a為地球赤道上的物體 b為沿地球表面附近做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星 c為地球同步衛(wèi)星 關(guān)于a b c做勻速圓周運動的說法中正確的是 試題調(diào)研 a 地球?qū) c兩星的萬有引力提供了向心力 因此只有a受重力 b c兩星不受重力b 周期關(guān)系為ta tc tbc 線速度的大小關(guān)系為vaab ac 答案 bc 名師歸納點題破疑 3 1 2014 天津理綜 研究表明 地球自轉(zhuǎn)在逐漸變慢 3億年前地球自轉(zhuǎn)的周期約為22小時 假設這種趨勢會持續(xù)下去 地球的其他條件都不變 未來人類發(fā)射的地球同步衛(wèi)星與現(xiàn)在的相比 a 距地面的高度變大b 向心加速度變大c 線速度變大d 角速度變大 類題練熟 考點四衛(wèi)星變軌問題 調(diào)研4 多選 某火星探測器經(jīng)如圖所示的軌跡運動最后進入軌道 在火星的附近圍繞火星做勻速圓周運動 完成對火星的探測 則下列說法中正確的是 a 探測器在軌道 上運動時 在p點的速度大于在q點的速度b 探測器在軌道 上運動的周期小于在軌道 上運動的周期c 探測器在軌道 上運動到p點時的加速度等于探測器在軌道 上運動到p點時的加速度d 探測器在軌道 上運動到p點時的速度等于探測器在軌道 上運動到p點時的速度 試題調(diào)研 解題探究 1 在軌道 上運行的探測器怎樣進入軌道 探測器在軌道 和軌道 上經(jīng)過p點時的速度相同嗎 提示 只有探測器在p點減速 才能由軌道 進入軌道 所以在軌道 上經(jīng)過p點時的速度不同 2 探測器在軌道 上經(jīng)過p點時的加速度相同嗎 提示 探測器經(jīng)過p點時 只受火星的萬有引力 由于萬有引力相同 所以加速度相同 答案 ac 名師歸納點題破疑 4 1 2013 新課標全國卷 多選 2012年6月18日 神舟九號 飛船與 天宮一號 目標飛行器在離地面343km的近圓形軌道上成功進行了我國首次載人空間交會對接 對接軌道所處的空間存在極其稀薄的大氣 下列說法正確的是 a 為實現(xiàn)對接 兩者運行速度的大小都應介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間b 如不加干預 在運行一段時間后 天宮一號 的動能可能會增加c 如不加干預 天宮一號 的軌道高度將緩慢降低d 航天員在 天宮一號 中處于失重狀態(tài) 說明航天員不受地球引力作用 天體運動中的雙星及多星模型 名師點睛 1 雙星模型宇宙中往往會有相距較近 質(zhì)量相差不多的兩顆星球 它們離其他星球都較遠 因此其他星球?qū)λ麄兊娜f有引力可以忽略不計 在這種情況下 它們將圍繞它們連線上的某一固定點做同周期的勻速圓周