《高考物理人教第4章第4讲万有引力定律及其应用①知识研习》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理人教第4章第4讲万有引力定律及其应用①知识研习（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1开普勒行星运动定律,椭圆,焦点,面积,三次方,二次方,无,2.万有引力定律 (1)内容：宇宙间的一切物体都是相互吸引的，两个物体间引力的大小跟它们的 成正比，跟它们的 成反比 (3)适用条件：公式适用于距离很远、可以看做 的物体之间当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时，物体可视为质点均匀的球体也可以视为质点，r是指两之间的距离,质量的乘积,距离的二次方,质点,球心,(2)3种宇宙速度 第一宇宙速度：v17.9 km/s，是物体在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动的绕行速度，也是在地面上发射卫星的 发射速度 第二宇宙速度：v211.2 km/s，在地面附近发射飞行器，使其克服 、永远离开地
2、球所需的最小速度,匀速圆周运动,最大,最小,地球引力,第三宇宙速度：v316.7 km/s，在地面附近发射飞行器，能够挣脱的束缚飞到太阳系外的最小速度 (3)地球同步卫星 所谓地球同步卫星，是相对于地面 、和地球自转具有相同周期的卫星，T24 h同步卫星必须位于赤道上空且距离地面的高度是一定的,太阳引力,静止,(即时巩固解析为教师用书独有) 考点一对开普勒定律的理解 1开普勒第一定律说明：不同行星绕太阳运行时的椭圆轨道是不同的 2开普勒第二定律说明：行星在近日点的速率大于在远日点的速率，从近日点向远日点运动时速率变小，从远日点向近日点运动时速率变大,【案例1】(2009四川理综)据报道，200
3、9年4月29日，美国亚利桑那州一天文观测机构发现一颗与太阳系其他行星逆向运行的小行星，代号为2009HC82.该小行星绕太阳一周的时间为3.39年，直径23千米，其轨道平面与地球轨道平面呈155的倾斜假定该小行星与地球均以太阳为中心做匀速圆周运动，则小行星和地球绕太阳运动的速度大小的比值为() A3.391/3B3.391/2 C3.393/2 D3.392/3,【答案】A,【即时巩固1】如图所示是行星m绕恒星M运动情况的示意图下列说法正确的是() A速率最大点是B点 B速率最小点是C点 Cm从A到B做减速运动 Dm从B到A做减速运动 【答案】C,考点二万有引力定律 1万有引力定律的适用条件
4、(1)严格地说，万有引力定律只适用于质点间的相互作用 (2)两个质量分布均匀的球体间的相互作用，也可用本定律计算，其中r是两个球体球心间的距离 (3)一个均匀球体与球外一个质点的万有引力，也可用本定律计算，其中r为球心到质点间的距离 (4)两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时，公式也近似适用，其中r为两物体质心间的距离,2解决天体运动问题的思路 把天体的行星(卫星)的运动看做是匀速圆周运动，向心力由它们之间的万有引力提供，即F引F向可以用来计算天体的质量，讨论行星(卫星)的线速度、角速度、周期等问题 地面及附近物体的重力近似等于物体与地球间的万有引力，即F引Gmg，主要用于计算涉及重力加速
5、度的问题,【案例2】(2010福建理综)火星探测项目是我国继神舟载人航天工程、嫦娥探月工程之后又一个重大太空探索项目假设火星探测器在火星表面附近圆形轨道运行的周期为T1，神舟飞船在地球表面附近的圆形轨道运动周期为T2，火星质量与地球质量之比为p，火星半径与地球半径之比为q，则T1和T2之比为(),【答案】D,【即时巩固2】(2009广东理科基础)宇宙飞船在半径为R1的轨道上运行，变轨后的半径为R2，R1R2.宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，则变轨后宇宙飞船的() A线速度变小 B角速度变小 C周期变大 D向心加速度变大,【答案】D,考点三天体质量和密度的计算 1太阳质量的计算,方法2：已知地球的
6、半径R和地球表面的重力加速度g，可求得地球的质量 【技巧提示】只要知道某一天体的轨道半径以及线速度、角速度、周期中的某一个参数，就可计算出吸引它做圆周运动的中心天体的质量例如，根据月球的运动情况可计算出地球的质量，根据地球绕太阳的运动情况可求出太阳的质量,【案例3】(2010全国理综)如图，质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速圆周运动，星球A和B两者中心之间的距离为L.已知A、B的中心和O三点始终共线，A和B分别在O的两侧，引力常数为G. (1)求两星球做圆周运动的周期；,(2)在地月系统中，若忽略其它星球的影响，可以将月球和地球看成上述星球A和B，月球绕其轨道中心运行的
7、周期记为T1.但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行周期记为T2.已知地球和月球的质量分别为5.981024 kg和7.351022 kg.求T2与T1两者平方之比(结果保留3位小数),(2)在地月系统中，由于地月系统旋转所围绕的中心O不在地心，月球做圆周运动的周期可由式得出,【技巧点拨】解答双星问题时，要注意双星的向心力、周期、角速度相等，只是因为它们的半径不同，线速度也就不同,【即时巩固3】一飞船在某星球表面附近，受星球引力作用而绕其做匀速圆周运动的速率为v1，飞船在离该星球表面高度为h处，受星球引力作用而绕其做匀速圆周运动的速率为v2，已知万有引力常量为G.
8、试求： (1)该星球的质量；,【案例4】假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星，若它贴近该天体的表面做匀速圆周运动的运行周期为T1，已知万有引力常量为G，则该天体的密度是_若这颗卫星距该天体表面的高度为h，测得在该处做匀速圆周运动的周期为T2，则该天体的密度又可表示为_,【即时巩固4】(2010北京理综)一物体静置在平均密度为的球形天体表面的赤道上已知万有引力常量为G，若由于天体自转使物体对天体表面压力恰好为零，则天体自转周期为(),【答案】D,考点四卫星的各物理量随轨道半径变化而变化的规律及卫星的变轨问题,(2)变轨运行分析： 当卫星由于某种原因速度突然改变时(开启或关闭发动机或受空气
9、阻力作用)，万有引力就不再等于向心力，卫星将做变轨运行,【技巧提示】(1)卫星的a、v、T是相互联系的，其中一个量发生变化，其他各量也随之发生变化 (2)a、v、T均与卫星的质量无关，只由轨道半径r和中心天体质量共同决定,【案例5】(2010山东理综)1970年4月24日，我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功，开创了我国航天事业的新纪元“东方红一号”的运行轨道为椭圆轨道，其近地点M和远地点N的高度分别为439 km和2 384 km，则() A卫星在M点的势能大于N点的势能 B卫星在M点的角速度大于N点的角速度 C卫星在M点的加速度大于N点的加速度 D卫星在N点的速度大
10、于7.9 km/s,【解析】卫星从M点到N点，万有引力做负功，势能增大，A项错误；由开普勒第二定律知，M点的角速度大于N点的角速度，B项正确；由于卫星在M点所受万有引力较大，因而加速度较大，C项正确；卫星在远地点N的速度小于其在该点做圆周运动的线速度，而第一宇宙速度7.9 km/s是线速度的最大值，D项错误 【答案】B、C,【即时巩固5】(2010江苏高考)2009年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点从圆形轨道进入椭圆轨道，B为轨道上的一点，如图所示关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有(),A在轨道 上经过A的速度小于经过B的速度 B在轨道 上经过A的动能小于在轨道 上经过A的动能 C在轨道 上运动的周期小于在轨道 上运动的周期 D在轨道 上经过A的加速度小于在轨道 上经过A的加速度,【解析】在椭圆轨道上，近地点的速度最大，远地点的速度最小，A选项正确由万有引力定律可知飞机在A点受到的引力是个定值，由此结合牛顿第二定律可知飞机在A点的加速度是个定值，故D项错误飞机从A点进入轨道相对于轨道可看成近心运动，则可知飞机在轨道上A点速度小于轨道上A点速度，再结合动能定义式可知B选项正确根据低轨道卫星的周期小，高轨道卫星周期大可知C选项正确综上知正确答案为A、B、C. 【答案】A、B、C,
