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1、1,第五章 万有引力与航天,2,第五章 万有引力与航天,考点15,考点16,考点17,3,考点14 万有引力定律及其应用,高考考法突破,考法1 开普勒行星运动定律的应用,应试基础必备,考法2 万有引力定律的应用,4,考点14 万有引力定律及其应用,5,6,考法2 万有引力定律的应用 万有引力定律解答的基本思路有两种 一、天体绕着某中心天体做匀速圆周运动，万有引力提供向心力 二、地面或地面附近的物体所受的重力近似等于地球对物体的万有引力,.,1与重力加速度有关的计算 (1) 计算星球附近的重力加速度 星球不自转或星球的自转可忽略，得黄金代换式GMg星R2,7,(2) 计算距星球表面h高度处的重力
2、加速度 距地球表面h高度处，g 在星球表面附近，即h0处，得g星 GMg星R2,【关键点拨】两种黄金代换公式方法中物体的状态不同 前为静止在星球表面(忽略星球自转) 后是紧贴星球表面做匀速圆周运动 两物体受到的万有引力大小与其位置有密切关系，与运动状态无关,(3) 计算星球地壳内一定深度处的重力加速度 外部的均匀球壳对该处物体的万有引力可看做零 确定M和R，得出计算式 M表示该星球的有效质量(去掉球壳的质量) R表示有效质量星球中心到该物体几何中心的距离,8,2计算星球质量 建立环绕天体围绕中心天体的模型 结合向心力公式列方程求中心天体的质量,环绕法未知质量的天体外有一颗环绕该天体的行星 已知
3、环绕天体的公转周期T和轨道半径r: 已知环绕天体的线速度v和轨道半径r: 已知环绕天体的角速度和轨道半径r: 已知环绕天体的线速度v和公转周期T:,(2) 称量法 自建一个行星表面物体受行星引力模型 【关键点拨】一般需要间接求出重力加速度g,9,3计算星球密度 计算出星球质量，根据 求得星球密度 (1) 若已知天体的半径R，则天体的密度 【关键点拨】卫星环绕天体表面运动的轨道半径r等于天体半径R天体密度 (2) 已知天体表面重力加速度g及天体半径R 天体的密度,10,考点15 人造卫星,高考考法突破,考法3 近地轨道卫星的相关物理量,应试基础必备,考法4 同步卫星的运行问题,11,考点15 人
4、造卫星,12,1人造卫星的运动参量 人造卫星的三个运动参量仅与轨道半径有关 在特定的轨道上，其运动时v、T均为定值，其制约关系为,考点15 人造卫星,2近地轨道卫星 卫星所受万有引力约等于物体的重力 ( 近地卫星的线速度为 ，角速度为 ，加速度为ag,考法3 近地轨道卫星的相关物理量,13,考点15 人造卫星,14,考法4 同步卫星的运行问题 地球同步运转的卫星 从同步卫星有以下五个一定：,考点15 人造卫星,1轨道平面一定：轨道平面与赤道面共面 2周期一定：与地球自转周期相同，即T24 h. 3角速度一定：与地球自转的角速度相同4高度一定：离地面的高度 ，即h35 800 km.5速率一定：
5、,15,考点15 人造卫星,16,考点16 卫星的变轨、对接与追赶问题,高考考法突破,考法5 卫星的变轨与对接,考法6 卫星追赶问题,17,考点16 卫星的变轨、对接与追赶问题,考法5 卫星的变轨与对接 半径r确定，线速度 、周期 、向心加速度 质量确定，动能Ek、重力势能Ep和总机械能E机确定 清楚卫星的变轨过程 应用万有引力知识分析出各物理量变化,1. 变轨 B点点火加速，需要的向心力 大于万有引力 ， 做离心运动，进入轨道2.,在B点速度(动能)关系：vB2vB1 B点加速度关系：aB2aB1 机械能关系：机械能守恒 受宇宙尘埃阻碍，轨道半径缓慢变小，近心运动，引力与阻力的合力做正功，线
6、速度增大，动能增大，势能减小；周期变小，向心加速度增大，机械能减小,18,2对接 “对接”实质是两个做匀速圆周运动的物体追赶问题 本质是卫星的变轨运行问题 成功“对接”，必须在较低轨道上加速 速度v的增大向心力增大离心运动轨道半径r增大 升高轨道,发射同步卫星方法 从近地轨道1上Q点点火加速进入轨道2 在P点再次点火加速，进入同步轨道3,19,20,如图所示，有A、B两颗行星绕同一恒星O做圆周运动，运转方向相同，A行星的周期为T1，B行星的周期为T2，在某一时刻两行星第一次相遇(即相距最近)，则经过时间 两行星第一次相距最远，经过时间 两行星将第二次相遇(相距最近),考法6 卫星追赶问题 两卫
7、星位于和中心连线的半径上同侧时，两卫星相距最近 两卫星运动的角度满足(AB)t2 两卫星位于和中心连线的半径上两侧时，两卫星再次相距最远 两卫星运动的角度满足(AB)t.,21,22,考点17 宇宙中的双星系统,高考考法突破,考法7 宇宙中的双星系统问题,23,考点17 宇宙中的双星系统,考法7 宇宙中的双星系统问题 1宇宙中的双星系统 两颗靠得很近的天体绕其连线上的某点做匀速圆周运动 两天体的万有引力提供向心力周期和角速度相等,24,25,3.多星系统 所研究星体的万有引力的合力提供向心力 除中央星体外，各星体的角速度或周期相等 稳定的三星系统的存在形式 （1）三颗质量相等的星位于同一直线上，两颗环绕星围绕中央星在同一半径为R的圆形轨道上运行（2）三颗质量均为m的星位于等边三角形的三个顶点上 稳定的四星系统存在多种形式 四颗质量相等的星位于正方形的四个顶点上，沿外接正方形的圆形轨道运动；三颗星始终位于正三角形的三个顶点上，另一颗位于正三角形的中心O点，外围三颗星绕O点做匀速圆周运动,
