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1、第五课时 万有引力定律在天文学上的应用本人精心整理的文档,文档来自网络本人仅收藏整理如有错误还请自己查证！ 第五课时 万有引力定律在天文学上的应用【知识回顾】1关于第一宇宙速度下面说法它是人造卫星绕地球飞行的最小速度 它是发射人造卫星进入近地圆轨道的最小速度 它是人造卫星绕地球飞行的最大速度 它是发射人造卫星进入近地圆轨道的最大速度以上说法中正确的有（ ）ABCD2宇宙飞船要与轨道空间站对接飞船为了追上轨道空间站（ ）A只能从较低轨道上加速 B只能从较高轨道上加速C只能从空间站同一高度轨道上加速 D无论从什么轨道上加速都可以3.人造卫星以地心为圆心做匀速圆周运动它的速率、周期与它的轨道半径的关
2、系是( )A.半径越大速率越大周期越大 B.半径越大速率越小周期越小C.半径越大速率越小周期越大 D.半径越大速率越大周期越小4、已知火星的半径是地球半径的1/2火星的质量是地球的质量为1/10如果地球上质量为60kg的人到火星上去则可知此人在火表面的质量为 kg重力是 N；在火星表面由于火星的引力产生的加速度大小为 m/s2在地面上可举质量60kg杠铃的人到火星上用同样的力可举的质量为 kg（地球表面重力加速度为10m/s2） 【典型例题】 【例1】地球和月球中心的距离大约是4108m估算地球的质量为_ (结果保留一位有效数字).【例2】2000年1月26日我国发射了一颗同步卫星其定点位置与
3、东经98的经线在同一平面内.若把甘肃省嘉峪关处的经度和纬度近似为东经98和北纬=40已知地球半径R、地球自转周期T、地球表面重力加速度g(视为常数)和光速c试求该同步卫星发出的微波信号传到嘉峪关处的接收站所需的时间(要求用题给的已知量的符号表示).【例3】：神舟三号顺利发射升空后在离地面340km的圆轨道上运行了108圈运行中需要多次进行 轨道维持所谓轨道维持就是通过控制飞船上发动机的点火时间和推力的大小方向使飞船能保持在预定轨道上稳定运行如果不进行轨道维持由于飞船受轨道上稀薄空气的摩擦阻力轨道高度会逐渐降低在这种情况下飞船的动能、重力势能和机械能变化情况将会是（ ） A.动能、重力势能和机械
4、能都逐渐减小B.重力势能逐渐减小动能逐渐增大机械能不变C.重力势能逐渐增大动能逐渐减小机械能不变D.重力势能逐渐减小动能逐渐增大机械能逐渐减小【例4】：如图所示某次发射同步卫星时先进入一个近地的圆轨道然后在P点点火加速进入椭圆形转移轨道（该椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的P远地点为同步轨道上的Q）到达远地点时再次自动点火加速进入同步轨道设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v1在P点短时间加速后的速率为v2沿转移轨道刚到达远地点Q时的速率为v3在Q点短时间加速后进入同步轨道后的速率为v4试比较v1、v2、v3、v4的大小并用小于号将它们排列起来_【例5】欧洲航天局用阿里亚娜火箭发射地球同步卫星该卫星
5、发射前在赤道附近（北纬5左右）南美洲的法属圭亚那的库卢基地某个发射场上等待发射时为1状态发射到近地轨道上做匀速圆周运动时为2状态最后通过转移、调试定点在地球同步轨道上时为3状态将下列物理量按从小到大的顺序用不等号排列：这三个状态下卫星的线速度大小_；向心加速度大小_；周期大小_【跟踪反馈】一、选择题1、一艘宇宙飞船贴近一恒星表面飞行测得它匀速圆周运动的周期为T设万有引力常数G则此恒星的平均密度为：（ ）AGT2/3 B3/GT2 CGT2/4 D4/ GT2 2、对于地球同步卫星的认识正确的是：（ ） A它们只能在赤道的正上方但不同卫星的轨道半径可以不同 卫星的加速度为零B它们运行的角速度与地
6、球自转角速度相同相对地球静止 C不同卫星的轨道半径都相同且一定在赤道的正上方它们以第一宇宙速度运行 D它们可在我国北京上空运行故用于我国的电视广播 3、有关人造地球卫星的说法中正确的是：（ ） A第一宇宙速度是卫星绕地球运行的最小速度 B第一宇宙速度是近地圆轨道上人造卫星运行速度 C第一宇宙速度是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度 D卫星环绕地球的角速度与地球半径R成反比4、已知下列哪些数据可以计算出地球质量：（ ） A地球绕太阳运动的周期及地球离太阳的距离 B月球绕地球运行的周期及月球绕地球转的轨道半径 C人造地球卫星在地面附近绕行的速度和运行周期 D若不考虑地球自转已知地球半径和重力加
7、速度5、发射地球同步卫星时先将卫星发射到近地圆轨道1然后点火使其沿椭圆轨道2运行最后再次点火将卫星送入同步圆轨道3轨道1、2相切于Q点轨道2、3相切于P点如图所示则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时下列说法中正确的是：（ ） A、卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率 B、卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度C、卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度D、卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度6、和平号飞船历经15年的太空非凡表演终于在2001年月日北京时间时分谢幕为使和平号退出舞台科学家在合适的时间、合适的地点进行了三次点火
8、终于使其准确地溅落在南太平洋的预定区域关于点火的作用（ ）.由可知卫星在近地轨道的速度大为使和平号高度下降应使其速度增加故点火时喷火方向应与和平号运动方向相反.点火时喷火方向应沿背离地心方向这样才能由于反冲迫使和平号降低高度.点火时喷火方向应与和平号运动方向一致使和平号减速由 知当速度减小时由于万有引力大于和平号运动时所需的向心力故和平号将降低高度. 和平号早已失去控制点火只不过是按先前编制的程序而动作喷火的方向无关紧要其作用是使和平号运动不稳定从而增大与空气的阻力二、填空题7、设在地球上和某天体上以相同的初速度竖直上抛一物体的最大高度之比为k（均不计阻力）且已知地球与该天体的半径之比也为k则
9、地球与天体的质量比为 8、有A、B两颗行星绕同一恒星O做圆周运动旋转方向相同A行星的周期为T1B行星的周期为T2在某一时刻两行星第一次相遇（即两颗行星相距最近）则经过时间t1=_ 时两行星第二次相遇经过时间t2= 时两行星第一次相距最远9一宇宙飞船在离地面h的轨道上做匀速圆周运动质量为m的物块用弹簧秤挂起相对于飞船静止则此物块所受的合外力的大小为 .（已知地球半径为R地面的重力加速度为g）三、计算题10.宇航员只有一只秒表他能否测出某星球的平均密度？试说明他测量的方法、步骤和应记录的数据及计算结果11、同步卫星离地心高度为r运行速率为V1加速度为a1,地球赤道上物体物体随地球自转的向心加速度为
10、a2第一宇宙速度为V2地球半径为R则a1 /a2为多少？V1 /V2为多少？12、1990年3月紫金山天文台将1965年9月20日发现的一颗小行星命名为吴健雄星其直径为32km如果该行星的密度与地球相同则对该小行星来说其上物体的第一宇宙速度约为多少？（已知地球半径为6400 km地球上第一宇宙速度为7.9km/s）参考答案：【知识回顾】1、B 2、A 3、C 4、240N 4m/s2 150kg【典型例题】例1、61024kg 例2、例3、D 例4、v2v1v4v3 例5、解：比较2、3状态都是绕地球做匀速圆周运动因为r2r3所以v3v2；比较1、3状态周期相同即角速度相同而r1r3由v= r显然有v1v3；因此v1 v3 v2比较2、3状态都是绕地球做匀速圆周运动因为r2r3而向心加速度就是卫星所在位置处的重力加速度g=GM/r21/r2所以a3a2；比较1、3状态角速度相同而r1r3由a=r2r有a1a3；所以a1a3a2比较1、2状态可以认为它们轨道的周长相同而v1 v2所以T2T1；又由于3状态卫星在同步轨道周期也是24h所以T3=T1因此有T2T1=T3【跟踪反馈】1、B 2、B 3、BC 4、BCD 5、BD 6、C7、K 8、T2T1/（T2-T1） T2T1/2（T2-T1） 910、 11、r:R 12 、20m/s?高中物理教学案5-1
