高考物理一輪復習 第4章 曲線運動 萬有引力與航天 基礎課時11 萬有引力與航天課件.ppt

基礎課時11萬有引力與航天 知識梳理 成正比 成反比 質點 兩球心間 思考 觀察下面圖片 請回答 1 如果知道自己的重力 你能求出地球的質量嗎 如果能 還需要知道哪些物理量 2 如何能測得地球的密度呢 知識點二 環(huán)繞速度1 第一宇宙速度又叫 2 第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星在 繞地球做勻速圓周運動時具有的速度 3 第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的 速度 也是人造地球衛(wèi)星的 速度 4 第一宇宙速度的計算方法 環(huán)繞速度 地面附近 最大環(huán)繞 最小發(fā)射 思考 發(fā)射衛(wèi)星 要有足夠大的速度才行 請思考 1 不同星球的第一宇宙速度是否相同 如何計算第一宇宙速度 2 把衛(wèi)星發(fā)射到更高的軌道上需要的發(fā)射速度越大還是越小 知識點三 第二宇宙速度和第三宇宙速度1 第二宇宙速度 v2 km s 使物體掙脫 引力束縛 永遠離開地球的最小發(fā)射速度 2 第三宇宙速度 v3 km s 使物體掙脫 引力束縛 飛到太陽系外的最小發(fā)射速度 知識點四 經典時空觀和相對論時空觀1 經典時空觀 1 在經典力學中 物體的質量是不隨 而改變的 2 在經典力學中 同一物理過程發(fā)生的位移和對應時間的測量結果在不同的參考系中是 的 11 2 地球 16 7 太陽 運動狀態(tài) 相同 不變 不同 不同 增大 診斷自測 答案C 答案CD 3 多選 關于人造地球衛(wèi)星的說法正確的是 A 衛(wèi)星運行的軌道半徑變大 其周期變小B 同步衛(wèi)星只能在距離地面一定高度的赤道上空運行C 人造衛(wèi)星在軌道上運行時處于完全失重狀態(tài)D 所有人造地球衛(wèi)星的運行速度都大于第一宇宙速度 答案BC 4 2015 福建理綜 14 如圖1 若兩顆人造衛(wèi)星a和b均繞地球做勻速圓周運動 a b到地心O的距離分別為r1 r2 線速度大小分別為v1 v2 則 圖1 答案A 5 如圖2所示是在同一軌道平面上的三顆不同的人造地球衛(wèi)星 關于各物理量的關系 下列說法正確的是 圖2A 線速度vA vB vCB 萬有引力FA FB FCC 角速度 A B CD 向心加速度aA aB aC 答案C 例1 多選 2015 新課標全國卷 21 我國發(fā)射的 嫦娥三號 登月探測器靠近月球后 先在月球表面附近的近似圓軌道上繞月運行 然后經過一系列過程 在離月面4m高處做一次懸停 可認為是相對于月球靜止 最后關閉發(fā)動機 探測器自由下落 已知探測器的質量約為1 3 103kg 地球質量約為月球的81倍 地球半徑約為月球的3 7倍 地球表面的重力加速度大小約為9 8m s2 則此探測器 A 在著陸前的瞬間 速度大小約為8 9m sB 懸停時受到的反沖作用力約為2 103NC 從離開近月圓軌道到著陸這段時間內 機械能守恒D 在近月圓軌道上運行的線速度小于人造衛(wèi)星在近地圓軌道上運行的線速度 答案BD 方法提煉地球表面的物體運動規(guī)律的遷移應用在地球上所有只在重力作用下的運動形式 如自由落體運動 豎直上拋運動 平拋運動 斜拋運動等 其運動規(guī)律和研究方法同樣適用于在其他星球表面的同類運動的分析 只是當?shù)刂亓铀俣热≈挡煌?變式訓練 1 有一星球的密度跟地球密度相同 但它表面處的重力加速度是地球表面處重力加速度的4倍 則該星球的質量將是地球質量的 忽略其自轉影響 答案D 答案B 方法提煉中心天體質量和密度常用的估算方法 變式訓練 2 多選 2016 山西大學附中月考 已知下面的哪組數(shù)據 可以算出地球的質量M 已知引力常量G A 地球繞太陽運行的周期T1及地球到太陽中心的距離R1B 月球繞地球運動的周期T2及月球到地球中心的距離R2C 地球繞太陽運行的速度v3及地球到太陽中心的距離R3D 人造衛(wèi)星在地面附近的運行速度v4和運行周期T4 答案BD 考點三衛(wèi)星的運行規(guī)律1 衛(wèi)星的軌道 1 赤道軌道 衛(wèi)星的軌道在赤道平面內 同步衛(wèi)星就是其中的一種 2 極地軌道 衛(wèi)星的軌道過南北兩極 即在垂直于赤道的平面內 如極地氣象衛(wèi)星 3 其他軌道 除以上兩種軌道外的衛(wèi)星軌道 且軌道平面一定通過地球的球心 2 衛(wèi)星的線速度 角速度 周期與軌道半徑的關系 r R地 h 3 同步衛(wèi)星的六個 一定 例3 2015 四川理綜 5 登上火星是人類的夢想 嫦娥之父 歐陽自遠透露 中國計劃于2020年登陸火星 地球和火星公轉視為勻速圓周運動 忽略行星自轉影響 根據下表 火星和地球相比 A 火星的公轉周期較小B 火星做圓周運動的加速度較小C 火星表面的重力加速度較大D 火星的第一宇宙速度較大 答案B 變式訓練 3 2014 天津理綜 3 研究表明 地球自轉在逐漸變慢 3億年前地球自轉的周期約為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 答案A 考點四多星模型 例4 2015年4月 科學家通過歐航局天文望遠鏡在一個河外星系中 發(fā)現(xiàn)了一對相互環(huán)繞旋轉的超大質量雙黑洞系統(tǒng) 如圖3所示 這也是天文學家首次在正常星系中發(fā)現(xiàn)超大質量雙黑洞 這對驗證宇宙學與星系演化模型 廣義相對論在極端條件下的適應性等都具有十分重要的意義 我國今年底也將發(fā)射全球功能最強的暗物質探測衛(wèi)星 若圖中雙黑洞的質量分別為M1和M2 它們以兩者連線上的某一點為圓心做勻速圓周運動 根據所學知識 下列選項正確的是 圖3 A 雙黑洞的角速度之比 1 2 M2 M1B 雙黑洞的軌道半徑之比r1 r2 M2 M1C 雙黑洞的線速度之比v1 v2 M1 M2D 雙黑洞的向心加速度之比a1 a2 M1 M2 答案B 答案C 反思總結解決雙星 多星問題 緊抓四點 1 雙星或多星的特點 規(guī)律 確定系統(tǒng)的中心以及運動的軌道半徑 2 星體的向心力由其他天體的萬有引力的合力提供 3 星體的角速度相等 4 星體的軌道半徑不是天體間的距離 要利用幾何知識 尋找兩者之間的關系 正確計算萬有引力和向心力 變式訓練 4 雙星模型 多選 宇宙中 兩顆靠得比較近的恒星 只受到彼此之間的萬有引力作用相互繞轉 稱之為雙星系統(tǒng) 在浩瀚的銀河系中 多數(shù)恒星都是雙星系統(tǒng) 設某雙星系統(tǒng)A B繞其連線上的O點做勻速圓周運動 如圖4所示 若AO OB 則 圖4A 星球A的質量一定大于星球B的質量B 星球A的線速度一定大于星球B的線速度C 雙星間距離一定 雙星的質量越大 其轉動周期越大D 雙星的質量一定 雙星之間的距離越大 其轉動周期越大 答案BD 5 三星模型 2015 安徽理綜 24 由三顆星體構成的系統(tǒng) 忽略其它星體對它們的作用 存在著一種運動形式 三顆星體在相互之間的萬有引力作用下 分別位于等邊三角形的三個頂點上 繞某一共同的圓心O在三角形所在的平面內做相同角速度的圓周運動 圖示為A B C三顆星體質量不相同時的一般情況 若A星體質量為2m B C兩星體的質量均為m 三角形的邊長為a 求 圖5 1 A星體所受合力大小FA 2 B星體所受合力大小FB 3 C星體的軌道半徑RC 4 三星體做圓周運動的周期T 1 多選 中國首位 太空教師 王亞平在天宮一號太空艙內做了如下兩個實驗 實驗一 將用細線懸掛的小球由靜止釋放 小球呈懸浮狀 實驗二 拉緊細線給小球一個垂直于線的速度 小球以懸點為圓心做勻速圓周運動 如圖6所示 設線長為L 小球的質量為m 小球做圓周運動的速度為v 已知地球對小球的引力約是地面重力mg的0 9 則在兩次實驗中 線對小球拉力大小是 圖6 答案AD 2 2015 重慶理綜 2 宇航員王亞平在 天宮1號 飛船內進行了我國首次太空授課 演示了一些完全失重狀態(tài)下的物理現(xiàn)象 若飛船質量為m 距地面高度為h 地球質量為M 半徑為R 引力常量為G 則飛船所在處的重力加速度大小為 答案B 3 對于環(huán)繞地球做圓周運動的衛(wèi)星來說 它們繞地球做圓周運動的周期會隨著軌道半徑的變化而變化 某同學根據測得的不同衛(wèi)星做圓周運動的半徑r與周期T關系作出如圖7所示圖象 則可求得地球質量為 已知引力常量為G 圖7 答案A 4 2015 山東理綜 15 如圖8 拉格朗日點L1位于地球和月球連線上 處在該點的物體在地球和月球引力的共同作用下 可與月球一起以相同的周期繞地球運動 據此 科學家設想在拉格朗日點L1建立空間站 使其與月球同周期繞地球運動 以a1 a2分別表示該空間站和月球向心加速度的大小 a3表示地球同步衛(wèi)星向心加速度的大小 以下判斷正確的是 圖8A a2 a3 a1B a2 a1 a3C a3 a1 a2D a3 a2 a1 答案D 答案C