2017屆高三物理一輪復(fù)習(xí)課件：專題五-萬有引力與航天資料

1、知識清單方法一衛(wèi)星變軌問題的分析方法方法一衛(wèi)星變軌問題的分析方法人造地球衛(wèi)星的發(fā)射過程要經(jīng)過多次變軌,如圖所示,我們從以下幾個(gè)方面討論。1.變軌原理及過程變軌原理及過程(1)為了節(jié)省能量,在赤道上順著地球自轉(zhuǎn)方向發(fā)射衛(wèi)星到圓軌道上。(2)在A點(diǎn)點(diǎn)火加速,由于速度變大,萬有引力不足以提供在軌道上做圓周運(yùn)動的向心力,衛(wèi)星做離心運(yùn)動進(jìn)入橢圓軌道。(3)在B點(diǎn)(遠(yuǎn)地點(diǎn))再次點(diǎn)火加速進(jìn)入圓形軌道。突破方法2.一些物理量的定性分析一些物理量的定性分析(1)速度:設(shè)衛(wèi)星在圓軌道和上運(yùn)行時(shí)的速率分別為v1、v3,在軌道上過A點(diǎn)和B點(diǎn)時(shí)速率分別為vA、vB。因在A點(diǎn)加速,則vAv1,因在B點(diǎn)加速,則v3vB,又

2、因v1v3,故有vAv1v3vB。(2)加速度:因?yàn)樵贏點(diǎn),衛(wèi)星只受到萬有引力作用,故不論從軌道還是軌道上經(jīng)過A點(diǎn),衛(wèi)星的加速度都相同,同理,從軌道和軌道上經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)加速度也相同。(3)周期:設(shè)衛(wèi)星在、軌道上運(yùn)行周期分別為T1、T2、T3,軌道半徑分別為r1、r2(半長軸)、r3,由開普勒第三定律=k可知T1T2時(shí),衛(wèi)星將做離心運(yùn)動。2vr2GMr1-1如圖為嫦娥三號登月軌跡示意圖。圖中M點(diǎn)為環(huán)地球運(yùn)行的近地點(diǎn),N點(diǎn)為環(huán)月球運(yùn)行的近月點(diǎn)。a為環(huán)月球運(yùn)行的圓軌道,b為環(huán)月球運(yùn)行的橢圓軌道,下列說法中正確的是()A.嫦娥三號在環(huán)地球軌道上的運(yùn)行速度大于11.2km/sB.嫦娥三號在M點(diǎn)進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移

3、軌道時(shí)應(yīng)點(diǎn)火加速C.設(shè)嫦娥三號在圓軌道a上經(jīng)過N點(diǎn)時(shí)的加速度為a1,在橢圓軌道b上經(jīng)過N點(diǎn)時(shí)的加速度為a2,則a1a2D.嫦娥三號在圓軌道a上的機(jī)械能小于在橢圓軌道b上的機(jī)械能答案答案BD解析解析嫦娥三號在環(huán)地球軌道上運(yùn)行速度v滿足7.9km/sv11.2km/s,則A錯(cuò)誤;嫦娥三號要脫離地球需在M點(diǎn)點(diǎn)火加速使其進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道,則B正確;由a=,知嫦娥三號在圓軌道a上經(jīng)過N點(diǎn)和在橢圓軌道b上經(jīng)過N點(diǎn)時(shí)的加速度相等,則C錯(cuò)誤;嫦娥三號要從b軌道轉(zhuǎn)移到a軌道需要減速,機(jī)械能減小,則D正確。2GMr方法二雙星問題的分析方法方法二雙星問題的分析方法被相互引力系在一起,互相繞轉(zhuǎn)的兩顆星就叫物理雙星。雙

4、星是繞公共圓心轉(zhuǎn)動的一對恒星。如圖所示雙星系統(tǒng)具有以下幾個(gè)特點(diǎn):1.各自需要的向心力由彼此間的萬有引力相互提供,即=m1r1,=m2r22.兩顆星的周期及角速度都相同,即T1=T2,1=23.兩顆星的軌道半徑與它們之間的距離關(guān)系為r1+r2=L122Gm mL21122Gm mL224.兩顆星到軌道圓心的距離r1、r2與星體質(zhì)量成反比=5.雙星的運(yùn)動周期T=26.雙星的總質(zhì)量m1+m2=例例2雙星系統(tǒng)由兩顆恒星組成,兩恒星在相互引力的作用下,分別圍繞其連線上的某一點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動。研究發(fā)現(xiàn),雙星系統(tǒng)演化過程中,兩星的總質(zhì)量、距離和周期均可能發(fā)生變化。若某雙星系統(tǒng)中兩星做圓周運(yùn)動的周期

5、為T,經(jīng)過一段時(shí)間演化后,兩星總質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼膋倍,兩星之間的距離變?yōu)樵瓉淼膎倍,則此時(shí)圓周運(yùn)動的周期為()A.TB.TC.TD.T解析解析設(shè)雙星質(zhì)量各為m1、m2,相距L,做圓周運(yùn)動的半徑分別為r1、r2,則12mm21rr312()LG mm2324LT G32nk3nk2nknkG=m1G=m2r1+r2=L可得=T=所以T=T故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。答案答案B點(diǎn)評點(diǎn)評本題以雙星問題為背景,考查萬有引力定律在天體運(yùn)動中的應(yīng)用,掌握雙星運(yùn)動的特點(diǎn)和規(guī)律是解決本題的關(guān)鍵。難度中等。2-1冥王星與其附近的另一星體卡戎可視為雙星系統(tǒng),質(zhì)量比約為7 1,同時(shí)繞它們連線上某點(diǎn)O做勻速圓周運(yùn)動。由此可知,冥王星繞O點(diǎn)運(yùn)動的()122m mL2124rT122m mL2224rT122()G mmL224LT23124()LG mm3nkA.軌道半徑約為卡戎的B.角速度大小約為卡戎的C.線速度大小約為卡戎的7倍D.向心力大小約為卡戎的7倍答案答案A解析解析做雙星運(yùn)動的星體相互間的萬有引力提供各自做圓周運(yùn)動的向心力,即F萬=m12r1=m2