《高考物理（山西）一轮复习课件：第四章 04-第4讲 万有引力与航天 .pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理（山西）一轮复习课件：第四章 04-第4讲 万有引力与航天 .pptx（62页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引 第4讲 万有引力与航天 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引总纲目录 一 开普勒行星运动定律 二 万有引力定律 三 宇宙速度 基 础 过 关 四 经典力学时空观 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引总纲目录 考点一 开普勒行星运动定律与万有引力定律 考点二 卫星运行规律及特点 考点三 双星及多星模型 考 点 突 破 考点四 卫星的变轨问题 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引基础过关 一 开普勒行星运动定律 基础过关 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引基础过关 二 万有引力定律 1 内容 自然界
2、中任何两个物体都相互吸引 引力的方向在它们的连线 上 引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成 正比 与它们之间 距离r的二次方成 反比 2 公式 F G 其中G 6 67 10 11 N m2 kg2 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引基础过关 3 适用条件 严格地说 公式只适用于 质点 间的相互作用 当两个 物体间的距离 远大于 物体本身的大小时 物体可视为质点 均匀 的球体可视为质点 其中r是 两球心 间的距离 一个均匀球体与 球外一个质点间的万有引力也适用 其中r为 球心 到质点间的距 离 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引基础过关 三 宇宙速度 1 第一宇
3、宙速度 环绕速度 1 数值v1 7 9 km s 是人造卫星的最小 发射 速度 也是人 造卫星最大的 环绕 速度 2 第一宇宙速度的计算方法 由G m 得v 由mg m 得v 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引基础过关 2 第二宇宙速度 脱离速度 v2 11 2 km s 使物体挣脱 地球 引力束缚的最小发射速度 3 第三宇宙速度 逃逸速度 v3 16 7 km s 使物体挣脱 太阳 引力束缚的最小发射速度 四 经典力学时空观和相对论时空观 1 经典力学时空观 1 在经典力学中 物体的质量是不随 速度 的改变而改变的 2 在经典力学中 同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在
4、 不同的参考系中是 相同 的 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引基础过关 2 相对论时空观 1 在狭义相对论中 物体的质量随物体的速度的增加而增加 用公式表 示为m 2 在狭义相对论中 同一物理过程的位移和时间的测量与参考系 有关 在不同的参考系中 不同 3 经典力学的适用范围 只适用于 低速 运动 不适用于 高速 运动 只适用于宏观世界 不适用于 微观 世界 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引基础过关 1 判断下列说法对错 1 所有行星绕太阳运行的轨道都是椭圆 2 行星在椭圆轨道上运行速率是变化的 离太阳越远 运行速率越大 3 只有天体之间才存在万有引力 4 只要
5、知道两个物体的质量和两个物体之间的距离 就可以由F G 计算物体间的万有引力 5 地面上的物体所受地球的引力方向一定指向地心 6 两物体间的距离趋近于零时 万有引力趋近于无穷大 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引基础过关 2 2016课标 14 6分 关于行星运动的规律 下列说法符合史实的是 B A 开普勒在牛顿定律的基础上 导出了行星运动的规律 B 开普勒在天文观测数据的基础上 总结出了行星运动的规律 C 开普勒总结出了行星运动的规律 找出了行星按照这些规律运动的原因 D 开普勒总结出了行星运动的规律 发现了万有引力定律 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引基础过关
6、 3 利用引力常量G和下列某一组数据 不能计算出地球质量的是 D A 地球的半径及重力加速度 不考虑地球自转 B 人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期 C 月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离 D 地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引基础过关 4 2017浙江4月选考 11 3分 如图所示 设行星绕太阳的运动是匀速圆周 运动 金星自身的半径是火星的n倍 质量为火星的k倍 不考虑行星自 转的影响 则 B A 金星表面的重力加速度是火星表面的 倍 B 金星的 第一宇宙速度 是火星的 倍 C 金星绕太阳运动的加速度比火星
7、小 D 金星绕太阳运动的周期比火星大 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引考点突破 考点一 开普勒行星运动定律与万有引力定律 考点突破 1 引力与重力的关系 重力是因地面附近的物体受到地球的万有引力而产生的 万有引力是物 体随地球自转所需向心力和重力的合力 如图所示 F引产生两个效果 一是提供物体随地球自转所需的向心力 二 是产生物体的重力 由于F向 m 2r 随纬度的增大而减小 所以物体的重 力随纬度的增大而增大 即重力加速度从赤道到两极逐渐增大 但F向 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引考点突破 一般很小 在一般情况下可认为重力和万有引力近似相等 即G mg g
8、G 常用来计算星球表面的重力加速度 在地球同一纬度处 重力加速度随物体离地面高度的增加而减小 因为 物体所受万有引力随物体离地面高度的增加而减小 即 g G 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引考点突破 2 天体质量和密度的计算 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引考点突破 例1 2019福建福州期中 北斗卫星导航系统 BDS 是中国自行研制的 全球卫星导航系统 该系统由35颗卫星组成 卫星的轨道有三种 地球 同步轨道 中轨道和倾斜轨道 其中同步轨道半径大约是中轨道半径的 1 5倍 那么同步卫星与中轨道卫星的运行周期之比约为 B A B C D 总纲目录 基础过关 考点
9、突破 热点题型 栏目索引考点突破 解析 同步轨道半径大约是中轨道半径的1 5倍 根据开普勒第三定 律 k 得 则同步卫星与中轨道卫星的运行周期之比约为 故选项C正确 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引考点突破 考向1 开普勒三定律在椭圆轨道上的应用 1 多选 2017课标 19 6分 如图 海王星绕太阳沿椭圆轨道运动 P 为近日点 Q为远日点 M N为轨道短轴的两个端点 运行的周期为T0 若只考虑海王星和太阳之间的相互作用 则海王星在从P经M Q到N的 运动过程中 CD A 从P到M所用的时间等于T0 4 B 从Q到N阶段 机械能逐渐变大 C 从P到Q阶段 速率逐渐变小 D 从M
10、到N阶段 万有引力对它先做负功后做正功 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引考点突破 解析 海王星绕太阳沿椭圆轨道运动 由开普勒第二定律可知 从P Q海王星的速度逐渐减小 故从P到M所用时间小于T0 4 选项A错 误 C正确 从Q到N阶段 海王星只受太阳的引力 故机械能守恒 选项B错 误 从M到N阶段 海王星经过Q点时速度最小 故万有引力对它先做负功 后做正功 选项D正确 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引考点突破 考向2 星球表面附近重力加速度的求解 2 多选 宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球 经过时 间t小球落回原地 若他在某星球表面以相同的初速度竖直上
11、抛同一小 球 需经过时间5t小球落回原处 已知该星球的半径与地球半径之比为 R星 R地 1 4 地球表面的重力加速度为g 设该星球表面附近的重力加 速度为g 不计空气阻力 则 AD A g g 1 5 B g g 5 2 C M星 M地 1 20 D M星 M地 1 80 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引考点突破 解析 设小球的初速度为v0 由竖直上抛运动的对称性 知竖直上 抛的小球在空中运动的时间t 因此得 A项正确 B项错误 由G mg得M 所以 C项错误 D项正确 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引考点突破 考向3 天体质量和密度的计算 3 2018课标 1
12、6 6分 2018年2月 我国500 m口径射电望远镜 天 眼 发现毫秒脉冲星 J0318 0253 其自转周期T 5 19 ms 假设星体 为质量均匀分布的球体 已知引力常量为6 67 10 11 N m2 kg2 以周期T 稳定自转的星体的密度最小值约为 C A 5 109 kg m3 B 5 1012 kg m3 C 5 1015 kg m3 D 5 1018 kg m3 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引考点突破 解析 本题考查万有引力定律在天体中的应用 以周期T稳定自 转的星体 当星体的密度最小时 其表面物体受到的万有引力提供向心 力 即 m R 星体的密度 得其密度
13、kg m3 5 1015 kg m3 故选项C正确 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引考点突破 考点二 卫星运行规律及特点 1 卫星的轨道 1 赤道轨道 卫星的轨道在赤道所在平面内 卫星始终处于赤道上方 同步卫星的轨道就是其中的一种 2 极地轨道 卫星的轨道平面与赤道平面垂直 卫星经过两极上空 如极 地气象卫星的轨道 3 其他轨道 除以上两种轨道外的卫星轨道 卫星轨道平面与赤道平面 成一定角度 且轨道的圆心都在地球的球心 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引考点突破 2 卫星的线速度 角速度 周期与轨道半径的关系 1 做匀速圆周运动的卫星所受万有引力完全提供向心力 则
14、有 m m 2r m r man 推导出 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引考点突破 2 运动关系要慎用 和T有对应关系 即 但v an T 的关系式v an an 中 这三个物理量相互影响 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引考点突破 3 同步卫星的六个 一定 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引考点突破 例2 2018课标 15 6分 为了探测引力波 天琴计划 预计发射地 球卫星P 其轨道半径约为地球半径的16倍 另一地球卫星Q的轨道半径 约为地球半径的4倍 P与Q的周期之比约为 C A 2 1 B 4 1 C 8 1 D 16 1 总纲目录 基础过关
15、 考点突破 热点题型 栏目索引考点突破 解析 本题考查万有引力定律 向心力公式 周期公式 卫星P Q围绕地球做匀速圆周运动 万有引力提供向心力 即G m R 则T 选项C正确 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引考点突破 考向1 卫星运行参量的比较 1 地球赤道上有一物体随地球自转 所受的向心力为F1 向心加速度 为a1 线速度为v1 角速度为 1 地球表面附近绕地球做圆周运动的人造卫 星 高度忽略 所受的向心力为F2 向心加速度为a2 线速度为v2 角速度为 2 地球的同步卫星所受的向心力为F3 向心加速度为a3 线速度为v3 角速 度为 3 地球表面的重力加速度为g 第一宇宙速
16、度为v 假设三者质量 相等 则 D A F1 F2 F3 B a1 a2 g a3 C v1 v2 v v3 D 1 3 2 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引考点突破 解析 地球同步卫星的运动周期与地球自转周期相同 角速度相同 即 1 3 根据关系式v r和a 2r可知 v1 v3 a1v3 a2 a3 2 3 在地 球表面附近绕地球做圆周运动的人造卫星 高度忽略 的线速度就是第 一宇宙速度 即v2 v 其向心加速度等于重力加速度 即a2 g 所以v v2 v3 v1 g a2 a3 a1 2 3 1 又因为F ma 所以F2 F3 F1 由以上分析可知 选项A B C错误 D正确 总纲目录 基础过关 考点突破 热点题型 栏目索引考点突破 考向2 对同步卫星特点的考查 2 2016课标 17 6分 利用三颗位置适当的地球同步卫星 可使地 球赤道上任意两点之间保持无线电通讯 目前 地球同步卫星的轨道半 径约为地球半径的6 6倍 假设地球的自转周期变小 若仍仅用三颗同 步卫星来实现上述目的 则地球自转周期的最小值约为 B A 1 h B 4 h C 8 h D 16 h 总
