《金新学案》安徽省高三物理一轮 第4章 曲线运动 万有引力与航天 第三讲精品

第三讲万有引力与航天第三讲万有引力与航天质量的乘积质量的乘积距离的平方距离的平方减小减小减小减小增大增大赤道平面赤道平面相同相同相同相同宇宙宇宙速度速度数数值值(km/s)意意义义第一第一宇宙宇宙速度速度7.9这这是是卫卫星星绕绕地球做地球做圆圆周运周运动动的的最小最小发发射速度，若射速度，若7.9 km/sv11.2 km/s，物体，物体绕绕_运行运行(环绕环绕速度速度)三、三种宇宙速度三、三种宇宙速度地球地球第二第二宇宙宇宙速度速度11.2这这是物体是物体挣挣脱地球引力束脱地球引力束缚缚的最的最小小发发射速度，若射速度，若11.2 km/sv16.7 km/s，物体，物体绕绕_运行运行(脱离速度脱离速度)第三第三宇宙宇宙速度速度16.7这这是物体是物体挣挣脱太阳引力束脱太阳引力束缚缚的最的最小小发发射速度，若射速度，若v16.7 km/s，物体将脱离物体将脱离_在宇宙空在宇宙空间间运行运行(逃逸速度逃逸速度)太阳太阳太阳系太阳系(1)三种宇宙速度均指的是发射速度，不能理三种宇宙速度均指的是发射速度，不能理解为环绕速度解为环绕速度(2)第一宇宙速度既是人造地球卫星的最小发第一宇宙速度既是人造地球卫星的最小发射速度，又是卫星绕地球做匀速圆周运动的射速度，又是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度最大速度四、经典时空观和相对论时空观四、经典时空观和相对论时空观1经典时空观经典时空观(1)在经典力学中，物体的质量是不随在经典力学中，物体的质量是不随_而改变的而改变的(2)在经典力学中，同一物理过程发生的位移在经典力学中，同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是和对应时间的测量结果在不同的参考系中是_运动运动状态状态相同的相同的不同的不同的增大的增大的2两种加速度两种加速度卫星的向心加速度和随地卫星的向心加速度和随地球自转物体的向心加速度的比较球自转物体的向心加速度的比较卫卫星的向心加星的向心加速度速度物体随地球自物体随地球自转转的向心的向心加速度加速度产产生生万有引力万有引力万有引力的一个分力万有引力的一个分力(另另一分力一分力为为重力重力)方方向向指向地心指向地心垂直指向地垂直指向地轴轴4两种周期两种周期自转周期和公转周期的比较自转周期和公转周期的比较自转周期是天体绕自身某轴线运动一周的时自转周期是天体绕自身某轴线运动一周的时间，公转周期是卫星绕中心天体做圆周运动间，公转周期是卫星绕中心天体做圆周运动一周的时间一般情况下天体的自转周期和一周的时间一般情况下天体的自转周期和公转周期是不等的，如：地球自转周期为公转周期是不等的，如：地球自转周期为24小时，公转周期为小时，公转周期为365天但也有相等的，如天但也有相等的，如月球，自转、公转周期都约为月球，自转、公转周期都约为27天，所以地天，所以地球上看到的都是月球固定的一面，在应用中球上看到的都是月球固定的一面，在应用中要注意区别要注意区别三、几种卫星的轨道三、几种卫星的轨道1赤道轨道：卫星的轨道在赤道平面内同赤道轨道：卫星的轨道在赤道平面内同步卫星就是其中的一种步卫星就是其中的一种2极地轨道：卫星的轨道过南北两极，即在极地轨道：卫星的轨道过南北两极，即在垂直于赤道的平面内如定位卫星系统中的垂直于赤道的平面内如定位卫星系统中的卫星轨道卫星轨道3其他轨道：除以上两种轨道外的卫星轨道其他轨道：除以上两种轨道外的卫星轨道一切卫星的轨道的圆心与地心重合一切卫星的轨道的圆心与地心重合答案：答案：D答案：答案：B答案：答案：C答案：答案：B5.为纪为纪念伽利略将望念伽利略将望远镜远镜用于天文用于天文观测观测400周年，周年，2009年被定年被定为为以以“探索我的宇宙探索我的宇宙”为为主主题题的国的国际际天天文年我国文年我国发发射的射的“嫦娥一号嫦娥一号”卫卫星星经过经过一年多的一年多的绕绕月运行，完成了既定任月运行，完成了既定任务务，于，于2009年年3月月1日日16时时13分成功撞月如右分成功撞月如右图为图为“嫦娥一号嫦娥一号”卫卫星撞月星撞月的模的模拟图拟图，卫卫星在控制点星在控制点开始开始进进入撞月入撞月轨轨道道假假设卫设卫星星绕绕月球做月球做圆圆周运周运动动的的轨轨道半径道半径为为R，周，周期期为为T，引力常量，引力常量为为G.根据根据题题中信息，以下中信息，以下说说法法正确的是正确的是()A可以求出月球表面的重力加速度可以求出月球表面的重力加速度B可以求出月球对可以求出月球对“嫦娥一号嫦娥一号”卫星的引卫星的引力力C“嫦娥一号嫦娥一号”卫星在控制点卫星在控制点处应减速处应减速D“嫦娥一号嫦娥一号”在地面的发射速度大于在地面的发射速度大于11.2 km/s11.2 km/s是第二宇宙速度，是卫星脱离地球是第二宇宙速度，是卫星脱离地球引力的束缚成为太阳的人造行星的最小发射引力的束缚成为太阳的人造行星的最小发射速度，而速度，而“嫦娥一号嫦娥一号”卫星并不能脱离地球卫星并不能脱离地球引力的范围，故其发射速度小于引力的范围，故其发射速度小于11.2 km/s，D项错误项错误答案：答案：C答案：答案：D万有引力定律在天体运动中的应用万有引力定律在天体运动中的应用答案：答案：CA火星的密度和火星表面的重力加速度火星的密度和火星表面的重力加速度B火星的质量和火星对火星的质量和火星对“萤火一号萤火一号”的引的引力力C火星的半径和火星的半径和“萤火一号萤火一号”的质量的质量D火星表面的重力加速度和火星对火星表面的重力加速度和火星对“萤火萤火一号一号”的引力的引力答案：答案：A天体表面重力加速度问题天体表面重力加速度问题答案：答案：B21：因：因“光纤之父光纤之父”高锟的杰出贡献，早高锟的杰出贡献，早在在1996年中国科学院紫金山天文台就将一颗年中国科学院紫金山天文台就将一颗于于1981年年12月月3日发现的国际编号为日发现的国际编号为“3463”的小行星命名为的小行星命名为“高锟星高锟星”假设假设“高锟星高锟星”为均匀的球体，其质量为地球质量的，半为均匀的球体，其质量为地球质量的，半径为地球半径的，则径为地球半径的，则“高锟星高锟星”表面的重力表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的加速度是地球表面的重力加速度的()答案：答案：C宇宙速度问题的分析宇宙速度问题的分析【思路点拨思路点拨】(1)第一宇宙速度是近地卫星第一宇宙速度是近地卫星的速度，在地球表面附近重力等于万有引力的速度，在地球表面附近重力等于万有引力可求可求v1.(2)卫星受地球的万有引力提供卫星需要的向卫星受地球的万有引力提供卫星需要的向心力心力(1)解决此类题的关键：要明确卫星的第一宇解决此类题的关键：要明确卫星的第一宇宙速度等于最大环绕速度宙速度等于最大环绕速度(2)解决万有引力定律的应用问题，尽管题目解决万有引力定律的应用问题，尽管题目很多，但其基本方法是不变的，即把天体的很多，但其基本方法是不变的，即把天体的运动看成圆周运动，万有引力提供向心力运动看成圆周运动，万有引力提供向心力31：金星一直被：金星一直被视为视为是生命最不可能生存是生命最不可能生存的地方，然而近年来科学家的研究和推的地方，然而近年来科学家的研究和推测发测发现现，地球上的生命可能来自金星，地球上的生命可能来自金星这这一研究一研究和和发现发现，再一次引起了人，再一次引起了人们对们对金星的极大金星的极大兴兴趣金星的半径趣金星的半径为为6 052 km，密度与地球十，密度与地球十分接近已知地球半径分接近已知地球半径R6 400 km，地球表，地球表面重力加速度面重力加速度为为g.则则()答案：答案：B1在地球在地球(看做质量均匀分布的球体看做质量均匀分布的球体)上空有上空有许多同步卫星，下面说法中正确的是许多同步卫星，下面说法中正确的是()A它们的质量可能不同它们的质量可能不同B它们的速率可能不同它们的速率可能不同C它们的加速度大小可能不同它们的加速度大小可能不同D它们离地心的距离可能不同它们离地心的距离可能不同答案：答案：A答案：答案：D答案：答案：C4日本的日本的“月亮女神月亮女神”沿距月球表面沿距月球表面100 km的轨的轨道飞行，我国的道飞行，我国的“嫦娥一号嫦娥一号”沿距月球表面沿距月球表面200 km的轨道飞行，下列说法正确的是的轨道飞行，下列说法正确的是()A“月亮女神月亮女神”的线速度小于的线速度小于“嫦娥一号嫦娥一号”的线的线速度速度B“月亮女神月亮女神”的周期小于的周期小于“嫦娥一号嫦娥一号”的周期的周期C“月亮女神月亮女神”的周期大于的周期大于“嫦娥一号嫦娥一号”的周期的周期D.“月亮女神月亮女神”的角速度小于的角速度小于“嫦娥一号嫦娥一号”的角的角速度速度答案：答案：B5火星直径约为地球的一半，质量约为地球火星直径约为地球的一半，质量约为地球的十分之一，它绕太阳公转的轨道半径约为的十分之一，它绕太阳公转的轨道半径约为地球公转半径的地球公转半径的1.5倍根据以上数据，以下倍根据以上数据，以下说法正确的是说法正确的是()A火星表面重力加速度的数值比地球表面火星表面重力加速度的数值比地球表面的小的小B火星公转的周期比地球的短火星公转的周期比地球的短C火星公转的线速度比地球的大火星公转的线速度比地球的大D火星公转的向心加速度比地球的大火星公转的向心加速度比地球的大答案：答案：A6某网站报道，美科学家发现太阳系外第一某网站报道，美科学家发现太阳系外第一颗颗“全宜居全宜居”行星，其质量约为地球质量的行星，其质量约为地球质量的6.4倍如果某一天发射一颗载人航天器到该倍如果某一天发射一颗载人航天器到该行星上去，测得一个在地球表面质量为行星上去，测得一个在地球表面质量为50 kg的人在该行星表面的重力约为的人在该行星表面的重力约为800 N，而地球，而地球表面处的重力加速度为表面处的重力加速度为10 m/s2.根据上述信息，根据上述信息，你认为下列说法正确的是你认为下列说法正确的是()A载人航天器的发射速度约为载人航天器的发射速度约为7.9 km/sB载人航天器的发射速度小于载人航天器的发射速度小于11.2 km/sC该行星的半径与地球的半径之比约为该行星的半径与地球的半径之比约为2D该行星的半径与地球的半径之比约为该行星的半径与地球的半径之比约为3答案：答案：C9双星模型双星模型模型特点：在天体模型中，将两颗彼此距离模型特点：在天体模型中，将两颗彼此距离较近的恒星称为双星，它们在相互之间万有较近的恒星称为双星，它们在相互之间万有引力作用下，绕两星球连线上某点做周期相引力作用下，绕两星球连线上某点做周期相同的匀速圆周运动同的匀速圆周运动1彼此间的万有引力是双星各自做圆周运动彼此间的万有引力是双星各自做圆周运动的向心力的向心力作用力和反作用力作用力和反作用力2双星具有共同的角速度双星具有共同的角速度3双星始终与它们共同的圆心在同一条直线双星始终与它们共同的圆心在同一条直线上上两个星球组成双星，它们在相互之间的万有两个星球组成双星，它们在相互之间的万有引力作用下绕连线上某点做周期相同的匀速引力作用下绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动现测得两星中心的距离为圆周运动现测得两星中心的距离为R，其，其运动周期为运动周期为T，求两星的总质量，求两星的总质量【误区警示误区警示】此类题目容易错误地认为引此类题目容易错误地认为引力距离与运行半径相同力距离与运行半径相同答案：答案：B答案：答案：D练规范、练技能、练速度