【優(yōu)化方案】浙江省高考物理總復習 第4章第四節(jié) 萬有引力與航天課件 大綱人教

第四節(jié)萬有引力與航天

課堂互動講練經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練第四節(jié)萬有引力與航天基礎知識梳理基礎知識梳理一、開普勒行星運動規(guī)律定律內容圖示開普勒第一定律所有的行星繞太陽運動的軌道都是_____，太陽處在橢圓的一個______上開普勒第二定律對任意一個行星而言，它與太陽的_____在相等的時間內掃過_____的面積開普勒第三定律所有行星軌道半長軸的____方跟它的公轉周期的____方的比值都相等.＝k橢圓焦點連線相等三次二次特別提示：(1)開普勒三定律雖然是根據(jù)行星繞太陽的運動總結出來的，但也適用于衛(wèi)星繞行星的運動．(2)開普勒第三定律中的k是一個與運動天體無關的量，只與被環(huán)繞的中心天體有關．二、萬有引力定律1．內容：自然界中任何兩個物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質量m1和m2的______成正比，與它們之間______________成反比．2．公式：F＝_________，其中G＝6.67×10－11N·m2/kg2.3．適用條件：嚴格地說，公式只適用于_____間的相互作用，當兩個物體間的距離_______物體本身的大小時，公式也可以使用．對于均勻的球體，r是________________．乘積距離r的二次方遠大于質點兩球心間的距離三、三種宇宙速度宇宙速度數(shù)值(km/s)意義第一宇宙速度7.9這是衛(wèi)星繞地球做圓周運動的最小發(fā)射速度，若7.9km/s≤v<11.2km/s，物體繞______運行(環(huán)繞速度)第二宇宙速度11.2這是物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度，若11.2km/s≤v<16.7km/s，物體繞_____運行(脫離速度)第三宇宙速度16.7這是物體掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度，若

v≥16.7km/s，物體將脫離_______在宇宙空間運行(逃逸速度)地球太陽太陽系名師點撥：(1)三種宇宙速度均指的是發(fā)射速度，不能理解為環(huán)繞速度．(2)第一宇宙速度既是最小發(fā)射速度，又是衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的最大環(huán)繞速度．四、關于同步衛(wèi)星的五個“一定”1．軌道平面一定：軌道平面與赤道平面共面．2．周期一定：與地球自轉周期相同，即T＝24h.3．角速度一定：與地球自轉的角速度相同．課堂互動講練一、萬有引力與重力的關系1．萬有引力對物體的作用效果可以等效為兩個力的作用，一個是重力mg，另一個是物體隨地球自轉所需的向心力F向．如圖4－4－1所示，圖4－4－1答案：：AB三、人人造衛(wèi)衛(wèi)星的的繞行行速度度、角角速度度、周周期、、向心心加速速度與與半徑徑的關關系即時應應用(即時突突破，，小試試牛刀刀)3.美國的的全球球衛(wèi)星星定位位系統(tǒng)統(tǒng)(簡稱GPS)由24顆衛(wèi)星星組成成，這這些衛(wèi)衛(wèi)星距距地面面的高高度均均為20000km.我國的的“北斗一一號”衛(wèi)星定定位系系統(tǒng)由由三顆顆衛(wèi)星星組成成，三三顆衛(wèi)衛(wèi)星都都定位位在距距地面面36000km的地球球同步步軌道道上．．比較較這些些衛(wèi)星星，下下列說說法中中正確確的是是()A．“北斗一一號”系統(tǒng)中中的三三顆衛(wèi)衛(wèi)星的的質量量必須須相同同B．GPS的衛(wèi)星星比“北斗一一號”的衛(wèi)星星周期期短C．GPS的衛(wèi)星星比“北斗一一號”的衛(wèi)星星的加加速度度大D．GPS的衛(wèi)星星比“北斗一一號”的衛(wèi)星星的運運行速速度小小(2)人造地地球衛(wèi)衛(wèi)星的的最小小發(fā)射射速度度等于于近地地衛(wèi)星星的運運行速速度，，此時時發(fā)射射衛(wèi)星星的動動能全全部作作為繞繞行的的動能能而不不需要要轉化化為重重力勢勢能．．此速速度即即為第第一宇宇宙速速度，，此時時v發(fā)射＝v環(huán)繞，即第第一宇宇宙速速度也也等于于最大大環(huán)繞繞速度度．2．兩種種周期期——自轉周周期和和公轉轉周期期自轉周周期是是天體體繞自自身某某軸線線轉動動一周周的時時間，，公轉轉周期期是衛(wèi)衛(wèi)星繞繞中心心天體體做圓圓周運運動一一周的的時間間．一一般情情況下下天體體的自自轉周周期和和公轉轉周期期是不不等的的，如如：地地球自自轉周周期為為24小時，，公轉轉周期期為365天．但但也有有相等等的，，如月月球，，自轉轉、公公轉周周期都都約為為27天，所以以地球上上同一地地點看到到的都是是月球固固定的一一面(同步衛(wèi)星星也是如如此)．即時應用用(即時突破破，小試試牛刀)4.(2010年高考天天津卷)探測器繞繞月球做做勻速圓圓周運動動，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動動，則變變軌后與與變軌前前相比()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．角速度度變小經(jīng)典題型探究題型一有關天體的計算例1(2011年麗水模模擬)我國“嫦娥二號號”月球探測測器在繞繞月球成成功運行行之后，，為進一一步探測測月球的的詳細情情況，又又發(fā)射了了一顆繞繞月球表表面飛行行的科學學試驗衛(wèi)衛(wèi)星．假假設衛(wèi)星星繞月球球做圓周周運動，，月球繞繞地球也也做圓周周運動，，且軌道道都在同同一平面面內．已已知衛(wèi)星星繞月球球運動周周期T0，地球表面處處的重力加速速度g，地球半徑R0，月心與地心心間的距離r0m，引力常量G，試求：(1)月球的平均密密度ρ；(2)月球繞地球運運轉的周期T.變式訓練1(2009年高考全國卷卷Ⅰ)天文學家新發(fā)發(fā)現(xiàn)了太陽系系外的一顆行行星．這顆行行星的體積是是地球的4.7倍，質量是地地球的25倍．已知某一一近地衛(wèi)星繞繞地球運動的的周期約為1.4小時，引力常常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2，由此估算該該行星的平均均密度約為()A．1.8×103kg/m3B．5.6×103kg/m3C．1.1×104kg/m3D．2.9×104kg/m3(2009年高考安徽理理綜卷)2009年2月11日，俄羅斯的的“宇宙－2251”衛(wèi)星和美國的的“銥－33”衛(wèi)星在西伯利利亞上空約805km處發(fā)生碰撞．．這是歷史上上首次發(fā)生的的完整在軌衛(wèi)衛(wèi)星碰撞事件件．碰撞過程程中產(chǎn)生的大大量碎片可能能會影響太空空環(huán)境．假定定有甲、乙兩兩塊碎片，繞繞地球運動的的軌道都是圓圓，甲的運行行速率比乙的的大，則下列列說法中正確確的是()A．甲的運行周周期一定比乙乙的長B．甲距地面的的高度一定比比乙的高C．甲的向心力力一定比乙的的小D．甲的加速度度一定比乙的的大題型二有關衛(wèi)星各運行參量的比較例2【答案】D【方法技巧】衛(wèi)星運行的線線速度、角速速度、向心加加速度、周期期都是由軌道道半徑r決定的．變式訓練2(2010年高考山東理理綜卷)1970年4月24日，我國自行行設計、制造造的第一顆人人造衛(wèi)星“東方紅一號”發(fā)射成功，開開創(chuàng)了我國航航天事業(yè)的新新紀元．“東方紅一號”的運行軌道為為橢圓軌道，，其近地點M和遠地點N的高度分別為為439km和2384km，則()圖4－4－2A．衛(wèi)星在M點的勢能大于于N點的勢能B．衛(wèi)星在M點的角速度大大于N點的角速度C．衛(wèi)星在M點的加速度大大于N點的加速度D．衛(wèi)星在N點的速度大于于7.9km/s(滿分樣板8分)如圖4－4－3，一宇航員站站在某質量分分布均勻的星星球表面一斜斜坡上的A點，沿水平方方向以初速度度v0拋出一個小球球，測得經(jīng)時時間t落到斜坡上另另一點B，斜坡的傾角角為α，已知該星球球半徑為R，求：(1)該星球表面的的重力加速度度；(2)該星球的第一一宇宙速度．．題型三天體運動中的綜合問題例3圖4－4－3【方法技巧】解決此類題的的關鍵是要明明確衛(wèi)星的第第一宇宙速度度等于近地衛(wèi)衛(wèi)星的環(huán)繞速速度．變式訓練3宇航員在月球球表面完成下下面實驗：在在一固定的豎豎直光滑圓弧弧軌道內部的的最低點，靜靜止一質量為為m的小球(可視為質點)，如圖4－4－4所示．當給小小球一水平初初速度v0時，剛好能使使小球在豎直直平面內做完完整的圓周運運動．已知圓圓弧軌道半徑徑為r，月球的半徑徑為R，萬有引力常常量為G.若在月球表面面發(fā)射一顆環(huán)環(huán)月衛(wèi)星，所所需最小發(fā)射射速度為()圖4－4－4(2010年高考江蘇卷卷)2009年5月，航天飛機機在完成對哈哈勃空間望遠遠鏡的維修任任務后，在A點從圓形軌軌道Ⅰ進入橢圓軌軌道Ⅱ，B為軌道Ⅱ上的一點，，如圖4－4－5所示．關于于航天飛機機的運動，，下列說法法中正確的的有()題型四關于衛(wèi)星、飛船的變軌問題例4圖4－4－5A．在軌道Ⅱ上經(jīng)過A的速度小于于經(jīng)過B的速度B．在軌道Ⅱ上經(jīng)過A的動能小于于在軌道Ⅰ上經(jīng)過A的動能C．在軌道Ⅱ上運動的周周期小于在在軌道Ⅰ上運動的周周期D．在軌道Ⅱ上經(jīng)過A的加速度小小于在軌道道Ⅰ上經(jīng)過A的加速度【解析】航天飛機在在軌道Ⅱ上從遠地點點A向近地點B運動的過程程中萬有引引力做正功功，所以A點的速度小小于B點的速度，，A正確；航天天飛機在A點減速后才才能做向心心運動，從從圓形軌道道Ⅰ進入橢圓軌軌道Ⅱ，所以在軌軌道Ⅱ上經(jīng)過A點的動能小小于在軌道道Ⅰ上經(jīng)過A點的動能，，B正確；【答案】ABC變式訓練4(2009年高考福建建理綜卷)“嫦娥一號”月球探測器