《奪冠之路》福建專用高三物理一輪復(fù)習(xí) 第4章第4課時(shí) 萬有引力定律 人造衛(wèi)星課件 魯科

2012高三物理復(fù)習(xí)課件（導(dǎo)與練福建）第4章第四課時(shí)萬有引力定律人造衛(wèi)星1．掌握萬有引力定律的內(nèi)容及計(jì)算公式，并會(huì)用萬有引力定律計(jì)算天體運(yùn)動(dòng)相關(guān)問題．2．知道宇宙速度的含義，并會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度，并區(qū)分環(huán)繞速度和發(fā)射速度．3．知道經(jīng)典時(shí)空觀和相對論時(shí)空觀．4．三種宇宙速度三種宇宙速度數(shù)值意義第一宇宙速度(環(huán)繞速度)7.9km/s①衛(wèi)星環(huán)繞地球表面運(yùn)行的速度，也是繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度②發(fā)射衛(wèi)星使衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最小地面發(fā)射速度續(xù)表三種宇宙速度數(shù)值意義第二宇宙速度(脫離速度)11.2km/s使衛(wèi)星掙脫地球引力束縛的最小地面發(fā)射速度第三宇宙速度(逃逸速度)16.7km/s衛(wèi)星掙脫太陽引力束縛的最小地面發(fā)射速度

環(huán)繞速度是指衛(wèi)星繞中心天體正常運(yùn)行時(shí)的速度即勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度，發(fā)射速度是衛(wèi)星剛離開發(fā)射“臺(tái)”時(shí)的速度，即物體的拋出速度．(對應(yīng)學(xué)生用書書第55頁)1．關(guān)于萬有引引力定律的說說法正確的是是(B)A．天體間萬有有引力與它們們的質(zhì)量成正正比，與它們們之間的距離離成反比B．任何兩個(gè)物物體都是相互互吸引的，引引力的大小跟跟兩個(gè)物體的的質(zhì)量的乘積積成正比，跟跟它們距離的的平方成反比比C．萬有引力與與質(zhì)量、距離離和萬有引力力常量成正比比D．萬有引力定定律對質(zhì)量大大的物體可以以適用，對質(zhì)質(zhì)量小的物體體可能不適用用2．設(shè)人造地球球衛(wèi)星繞地球球做勻速圓周周運(yùn)動(dòng)，衛(wèi)星星離地面越高高，則衛(wèi)星的的(D)A．速度越大B．角速度越大大C．向心加速度度越大D．周期越長3．衛(wèi)星電話在在搶險(xiǎn)救災(zāi)中中能發(fā)揮重要要作用．第一一代、第二代代海事衛(wèi)星只只使用靜止軌軌道衛(wèi)星，不不能覆蓋地球球上的高緯度度地區(qū)．而第第三代海事衛(wèi)衛(wèi)星采用同步步和中軌道衛(wèi)衛(wèi)星結(jié)合的方方案，解決了了覆蓋全球的的問題．它由由4顆同步衛(wèi)星與與12顆中軌道衛(wèi)星星構(gòu)成．中軌軌道衛(wèi)星高度度約為地球半半徑的2倍，分布在在幾個(gè)軌道道平面上(與赤道平面面有一定的的夾角)．地球表面面處的重力力加速度為為g，則中軌道道衛(wèi)星處的的重力加速速度約為(B)A．g/4B．g/9C．4gD．9g【例1】英國《每日郵報(bào)》2008年10月6日報(bào)道，歐歐洲宇航局局利用COROT天文望遠(yuǎn)鏡鏡發(fā)現(xiàn)了一一顆名為COROT-exo-3b的星體，它它不屬于目目前所知的的任何一種種．這種星星體在外觀觀上很像行行星，其密密度是太陽陽系最大行行星木星的的22倍，圍繞著著另一顆恒恒星旋轉(zhuǎn)，，其質(zhì)量非非常大，約約為木星質(zhì)質(zhì)量的22倍，木星的的有關(guān)數(shù)據(jù)據(jù)見表格．．試根據(jù)需需要選取數(shù)數(shù)據(jù)，計(jì)算算該星體表表面的重力力加速度．．已知引力力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2，計(jì)算結(jié)果果保留一位位有效數(shù)字字.思路點(diǎn)撥：：①利用引力常常量G可直接計(jì)算算；②也可利用COROT-exo-3b星體和木星星質(zhì)量以及及密度關(guān)系系列式求解解．答案：5×102m/s2針對訓(xùn)練11：神舟七號(hào)在在距地面大大約343公里的近圓圓軌道上轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一圈用時(shí)時(shí)約90分鐘，請據(jù)據(jù)此估算地地球的密度度？(已知G＝6.67×10－11N·m2/kg2，地球半徑徑R＝6400km)答案：5.67×103kg/m32．兩種加速度度的比較種類項(xiàng)目衛(wèi)星的向心加速度物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度產(chǎn)生萬有引力萬有引力的一個(gè)分力(另一分力為重力)方向指向地心垂直指向地軸大小a＝g′＝G(地面附近a近似為g)a＝ω2r，其中ω為地球自轉(zhuǎn)的角速度，r為地面上某點(diǎn)到地軸的距離變化隨物體到地心距離r的增大而減小從赤道到兩極逐漸減小關(guān)鍵要弄清清比較的兩兩物體遵循循的規(guī)律．．特別是赤赤道上的物物體隨地球球自轉(zhuǎn)所需需的F向?F引，而不是F向＝F引．針對訓(xùn)練21：(2011年北京市朝朝陽區(qū)模擬擬)木星至少有有16顆衛(wèi)星，1610年1月7日伽利略用用望遠(yuǎn)鏡發(fā)發(fā)現(xiàn)了其中中的4顆．這4顆衛(wèi)星被命命名為木衛(wèi)衛(wèi)1、木衛(wèi)2、木衛(wèi)3和木衛(wèi)4.他的這個(gè)發(fā)發(fā)現(xiàn)對于打打破“地心說”提供了重要要的依據(jù)．．若將木衛(wèi)衛(wèi)1、木衛(wèi)2繞木星的運(yùn)運(yùn)動(dòng)看做勻勻速圓周運(yùn)運(yùn)動(dòng)，已知知木衛(wèi)2的軌道半徑徑大于木衛(wèi)衛(wèi)1的軌道半徑徑，則它們們繞木星運(yùn)運(yùn)行時(shí)()A．木衛(wèi)2的周期大于于木衛(wèi)1的周期B．木衛(wèi)2的線速度大大于木衛(wèi)1的線速度C．木衛(wèi)2的角速度大大于木衛(wèi)1的角速度D．木衛(wèi)2的向心加速速度大于木木衛(wèi)1的向心加速速度答案：A.人造衛(wèi)星應(yīng)應(yīng)注意的幾幾個(gè)問題1．衛(wèi)星中的超超重和失重重“超重”是衛(wèi)星進(jìn)入入軌道前的的加速上升升過程，此此情景與“升降機(jī)”中物體的超超重情況相相同．“失重”是衛(wèi)星進(jìn)入入軌道后正正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)時(shí)，衛(wèi)星上上的物體“完全失重”(因?yàn)橹亓ν晖耆峁┫蛳蛐牧?，因因此此在在衛(wèi)衛(wèi)星星上上的的儀儀器器，，凡凡是是制制造造原原理理與與重重力力有有關(guān)關(guān)的的均均不不能能正正常常使使用用．．但但應(yīng)應(yīng)注注意意衛(wèi)衛(wèi)星星中中的的物物體體處處于于失失重重狀狀態(tài)態(tài)，，并并不不是是沒沒有有重重力力了了，，而而是是重重力力完完全全提提供供了了繞繞地地球球做做圓圓周周運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的的向向心心力力而而已已．．【例3】】2007年10月24日，，“嫦娥娥一一號(hào)號(hào)”衛(wèi)星星星星箭箭分分離離，，衛(wèi)衛(wèi)星星進(jìn)進(jìn)入入繞繞地地球球軌軌道道．．在在繞繞地地運(yùn)運(yùn)行行時(shí)時(shí)，，要要經(jīng)經(jīng)過過三三次次近近地地變變軌軌：：12小時(shí)橢圓圓軌道①→24小時(shí)橢圓圓軌道②→48小時(shí)橢圓圓軌道③→地月轉(zhuǎn)移移軌道④.11月5日11時(shí)，當(dāng)衛(wèi)衛(wèi)星經(jīng)過過距月球球表面高高度為h的A點(diǎn)時(shí)，再再一次實(shí)實(shí)施變軌軌，進(jìn)入入12小時(shí)橢圓圓軌道⑤，后又經(jīng)經(jīng)過兩次次變軌，，最后進(jìn)進(jìn)入周期期為T的月球極極月圓軌軌道⑦.如圖所示示，已知知月球半半徑為R.(1)請回答：：“嫦娥一號(hào)號(hào)”在完成第第三次近近地變軌軌時(shí)需要要加速還還是減速速？(2)寫出月球球表面重重力加速速度的表表達(dá)式．．思路點(diǎn)撥撥：根據(jù)衛(wèi)星星變軌的的條件及及萬有引引力充當(dāng)當(dāng)向心力力求解此此題．涉及變軌軌問題，，要結(jié)合合物體的的向心運(yùn)運(yùn)動(dòng)和離離心運(yùn)動(dòng)動(dòng)的條件件分析，，穩(wěn)定后后仍是萬萬有引力力充當(dāng)向向心力的的勻速圓圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)．答案：1.27×1014kg/m3答案：1.8km/s1．(2010年天津理理綜，6)探測器繞繞月球做做勻速圓圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)，變軌軌后在周周期較小小的軌道道上仍做做勻速圓圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)，則變變軌后與與變軌前前相比(A)A．軌道半半徑變小小B．向心加加速度變變小C．線速度度變小D．角速度度變小本題考查查了變軌軌后各量量的變化化．解決決此題的的關(guān)鍵是是：依據(jù)據(jù)F萬＝F向得出T、a、v、ω與軌道半半徑的關(guān)關(guān)系，從從而確定定選項(xiàng)的的對錯(cuò)．．【測控導(dǎo)航航】考點(diǎn)題號(hào)1.萬有引力公式的理解12.萬有引力公式的應(yīng)用2、3、4、7、93.天體運(yùn)動(dòng)中各物理量的關(guān)系5、84.衛(wèi)星變軌問題65.萬有引力定律的綜合應(yīng)用10解析：萬有引力力常量G是卡文迪迪許利用用扭秤實(shí)實(shí)驗(yàn)測出出的，故故①對，r趨近于零零時(shí)，公公式不再再適用，，②⑤錯(cuò)，公式式中要求求的是兩兩質(zhì)量乘乘積，m1與m2受到的引引力不是是一對平平衡力，，故③對④錯(cuò)，所以以選項(xiàng)D正確．4．衛(wèi)星電電話在搶搶險(xiǎn)救災(zāi)災(zāi)中能發(fā)發(fā)揮重要要作用．．第一代代、第二二代海事事衛(wèi)星只只使用靜靜止軌道道衛(wèi)星，，不能覆覆蓋地球球上的高高緯度地地區(qū)．第第三代海海事衛(wèi)星星采用同同步和中中軌道衛(wèi)衛(wèi)星結(jié)合合的方案案，它由由4顆同步步衛(wèi)星星與12顆中軌軌道衛(wèi)衛(wèi)星構(gòu)構(gòu)成．．中軌軌道衛(wèi)衛(wèi)星高高度為為10354公里，，分布布在幾幾個(gè)軌軌道平平面上上(與赤道道平面面有一一定的的夾角角)，在這這個(gè)高高度上上，衛(wèi)衛(wèi)星沿沿軌道道旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一周周的時(shí)時(shí)間為為6小時(shí)．．下列列說法法中正正確的的是(B)A．中軌軌道衛(wèi)衛(wèi)星的的線速速度小小于同同步衛(wèi)衛(wèi)星的的線速速度B．中軌軌道衛(wèi)衛(wèi)星的的角速速度大大于同同步衛(wèi)衛(wèi)星的的角速速度C．中軌軌道衛(wèi)衛(wèi)星的的向心心加速速度小小于同同步軌軌道衛(wèi)衛(wèi)星的的向心心加速速度D．如果果某一一時(shí)刻刻某顆顆中軌軌道衛(wèi)衛(wèi)星和和某顆顆同步步衛(wèi)星星與地地球的的球心心在同同一直直線上上，那那么經(jīng)經(jīng)過6小時(shí)它它們?nèi)匀栽谕恢敝本€上上6．(拓展探探究題題)變軌技技術(shù)在在飛船船和空空間站站對接接過程程中有有著廣廣泛的的應(yīng)用用．若若某空空間站站運(yùn)動(dòng)動(dòng)的軌軌道可可近似似看做做是以以地心心為中中心，，半徑徑為r1的圓，現(xiàn)有有一艘準(zhǔn)備備和該空間間站對接的的飛船已被被火箭送入入較為接近近空間站的的軌道，它它正以地心心為中心，，半徑為r2做勻速圓周周運(yùn)動(dòng)．已已知r1＞r2，現(xiàn)開動(dòng)飛飛船上的小小火箭，以以實(shí)現(xiàn)飛船船和空間站站成功對接接，下列說說法正確的的有(B)A．小火箭應(yīng)應(yīng)向飛船前前進(jìn)的方向向噴出燃?xì)鈿釨．小火箭應(yīng)應(yīng)向飛船前前進(jìn)的后方方噴出燃?xì)鈿釩．當(dāng)飛船和和空間站對對接成功后后，飛船的的速度不變變D．當(dāng)飛船和和空間站對對接成功后后，飛船的的速度增大大9．(2011屆南京市高高三第一次次模擬考試試)“嫦娥二號(hào)”探月衛(wèi)星于于2010年10月1日成功發(fā)射射，這次發(fā)發(fā)射的衛(wèi)星星直接進(jìn)入入近地點(diǎn)高高度200公里、遠(yuǎn)地地點(diǎn)高度約約38萬公里的地地月轉(zhuǎn)移軌軌道．當(dāng)衛(wèi)衛(wèi)星到達(dá)月月球附近的的特定位置置時(shí)，衛(wèi)星星就必須“急剎車”，也就是近近月制動(dòng)，，以確保衛(wèi)衛(wèi)星既能被被月球準(zhǔn)確確捕獲，又又不會(huì)撞上上月球，并并由此進(jìn)入入近月點(diǎn)與與月球相距距100公里、運(yùn)動(dòng)動(dòng)周期為12小時(shí)的橢圓圓軌道a.再經(jīng)過兩次次軌道調(diào)整整，最終進(jìn)進(jìn)入100公里的近月月圓軌道b，軌道a和b相切于P點(diǎn)，如圖所所示．設(shè)月球質(zhì)量量為M，半徑為r，“嫦娥二號(hào)”衛(wèi)星質(zhì)量為為m，b軌道距月球球表面的高高度為h，萬有引力力常量為G.試求下列問問題：(1)進(jìn)入近月圓圓軌道b后，請寫出出衛(wèi)星受到到月球的萬萬有引力表表達(dá)式；(2)衛(wèi)星在近月月圓軌道b上運(yùn)行的速速度表達(dá)式式；(3)衛(wèi)星分別在在橢圓軌道道a、近月圓軌道道b運(yùn)動(dòng)時(shí)，試比比較經(jīng)過P點(diǎn)的加速度大大小，并簡述述理由．10．(拓展探究題)中國首個(gè)月球球探測計(jì)劃“嫦娥工程”預(yù)計(jì)在2017年送機(jī)器人上上月球，實(shí)地地采樣送回地地球，為載人人登月及月球球基地選址做做準(zhǔn)備．設(shè)想想我國宇航員員隨“嫦娥”號(hào)登月飛船繞繞月球飛行，，飛船上備有有以下實(shí)驗(yàn)儀儀器：A.計(jì)時(shí)表一只；；B.彈簧秤一把；；C.已知質(zhì)量為