《高考物理大一轮复习 第四章 第四节 万有引力与航天课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理大一轮复习 第四章 第四节 万有引力与航天课件.ppt（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四第四节万有引力与航天万有引力与航天第四章曲第四章曲线运运动万有引力与航天万有引力与航天一、万有引力定律一、万有引力定律1内容：内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它它们的的连线上，引力的大小与物体的上，引力的大小与物体的质量量m1和和m2的乘的乘积成成_，与它，与它们之之间距离距离r的二次方成的二次方成_2公式：公式：F_，其中，其中G6.671011 Nm2/kg2.正比正比反比反比3适用条件：适用条件：严格地格地说，公式只适用于，公式只适用于_间的相互的相互作用，当两个物体作用，当两个物体间的距离的距离_物体本身的大小物体本身的
2、大小时，物体可，物体可视为质点均匀的球体可点均匀的球体可视为质点，其中点，其中r是是_间的距离一个均匀球体与球外一个的距离一个均匀球体与球外一个质点点间的万有引力也适用，其中的万有引力也适用，其中r为_到到质点点间的距离的距离质点点远大于大于两球心两球心球心球心C二、宇宙速度二、宇宙速度宇宙速度宇宙速度数数值(km/s)意意义第一宇宙速度第一宇宙速度(环绕速度速度)_是人造地球是人造地球卫星的星的_速度，也是人造地球速度，也是人造地球卫星星绕地球做地球做圆周运周运动的的_速度速度第二宇宙速度第二宇宙速度(脱离速度脱离速度)11.2使物体使物体挣脱脱_引力束引力束缚的最小的最小发射速度射速度第三
3、宇宙速度第三宇宙速度(逃逸速度逃逸速度)16.7使物体使物体挣脱脱_引力束引力束缚的最小的最小发射速度射速度.7.9最小最小发射射最大运行最大运行地球地球太阳太阳 2.(单选)嫦娥三号的成功登月再次表明我国已具嫦娥三号的成功登月再次表明我国已具备火星探火星探测能力，假能力，假设我国欲我国欲发射一射一颗探探测火星火星 的的卫星，其星，其发射速度射速度v应为()A7.9 km/sB7.9 km/sv11.2 km/sC11.2 km/sv16.7 km/sDv16.7 km/sC三、三、经典力学的典力学的时空空观和相和相对论时空空观1经典典时空空观(1)在在经典力学中，物体的典力学中，物体的质量是
4、不随量是不随_的改的改变而改而改变的的.(2)在在经典力学中，同一物理典力学中，同一物理过程程发生的位移和生的位移和对应 时间的的测量量结果在不同的参考系中是果在不同的参考系中是_的的2相相对论时空空观同一同一过程的位移和程的位移和时间的的测量与参考系量与参考系_，在不同的参考，在不同的参考系中系中_3经典力学的适用范典力学的适用范围只适用于只适用于_运运动，不适用于，不适用于_运运动；只适用于宏；只适用于宏观世界，不适用于世界，不适用于_世界世界速度速度相同相同有关有关不同不同低速低速高速高速微微观 3.(单选)对相相对论的基本的基本认识，下列，下列说法正确法正确的是的是()A相相对论认为：
5、真空中的光速在不同：真空中的光速在不同惯性参考系中都是相性参考系中都是相同的同的B爱因斯坦通因斯坦通过质能方程能方程阐明了明了质量就是能量量就是能量C在高速运在高速运动的的飞船中的宇航船中的宇航员会会发现飞船中的船中的钟走得比走得比地球上快地球上快D我我们发现竖直向上高速运直向上高速运动的球在水平方向上的球在水平方向上变扁了扁了A考点一考点一 天体天体质量和密度的估算量和密度的估算考点二考点二 卫星运行参量的比星运行参量的比较与运算与运算考点三考点三 卫星星(航天器航天器)的的变轨问题考点四考点四 宇宙速度的理解与宇宙速度的理解与计算算考点一天体考点一天体质量和密度的估算量和密度的估算ABB考
6、点二考点二卫星运行参量的比星运行参量的比较与运算与运算1卫星的各物理量随星的各物理量随轨道半径道半径变化的化的规律律2卫星运星运动中的机械能中的机械能(1)只在万有引力作用下只在万有引力作用下卫星星绕中心天体做匀速中心天体做匀速圆周运周运动和沿和沿椭圆轨道运道运动，机械能均守恒，机械能均守恒，这里的机械能包里的机械能包 括括卫星的星的动能、能、卫星星(与中心天体与中心天体)的引力的引力势能能(2)质量相同的量相同的卫星，星，圆轨道半径越大，道半径越大，动能越小，能越小，势能越大，能越大，机械能越大机械能越大3极地极地卫星、近地星、近地卫星和同步星和同步卫星星(1)极地极地卫星运行星运行时每圈都
7、每圈都经过南北两极，由于地球自南北两极，由于地球自转，极，极地地卫星可以星可以实现全球覆盖全球覆盖(2)近地近地卫星是在地球表面附近星是在地球表面附近环绕地球做匀速地球做匀速圆周运周运动的的卫星，其运行的星，其运行的轨道半径可近似道半径可近似认为等于地球的半径，其运行等于地球的半径，其运行线速度速度约为7.9 km/s.(3)同步同步卫星星轨道平面一定：道平面一定：轨道平面和赤道平面重合道平面和赤道平面重合周期一定：与地球自周期一定：与地球自转周期相同，即周期相同，即T24 h86 400 s.角速度一定：与地球自角速度一定：与地球自转的角速度相同的角速度相同高度一定：高度一定：卫星离地面高度
8、星离地面高度h3.6104 km.速率一定：运速率一定：运动速度速度v3.07 km/s(为恒量恒量)绕行方向一定：与地球自行方向一定：与地球自转的方向一致的方向一致 (单选)(2014高考天津卷高考天津卷)研究表明，地球研究表明，地球自自转在在 逐逐渐变慢，慢，3亿年前地球自年前地球自转的周期的周期约为22小小时假假设这种种趋势会持会持续下去，地球的其他条件都不下去，地球的其他条件都不变，未来人，未来人类发射的地射的地 球球同步同步卫星与星与现在的相比在的相比()A距地面的高度距地面的高度变大大 B向心加速度向心加速度变大大C线速度速度变大大 D角速度角速度变大大A 2.(多多选)(改改编题
9、)“天天宫一号一号”目目标飞行器与行器与“神神舟十号舟十号”飞船自船自动交会交会对接的示意接的示意图如如图所示，所示，圆形形轨 道道为“天天宫一号一号”运行运行轨道，道，圆形形轨道道为“神舟十号神舟十号”运运 行行轨道，在道，在实现交会交会对接前，接前，“神舟十号神舟十号”要要进行多次行多次变轨，则()BDA“天天宫一号一号”的运行速率大于的运行速率大于“神舟十号神舟十号”在在轨道道上的运上的运行速率行速率B“神舟十号神舟十号”变轨前比前比变轨后的机械能要小后的机械能要小C“神舟十号神舟十号”可以通可以通过减速而使减速而使轨道半径道半径变大大D“天天宫一号一号”和和“神舟十号神舟十号”对接瞬接
10、瞬间的向心加速度相同的向心加速度相同解析：解析： “天天宫一号一号”的运行速率小于的运行速率小于“神舟十号神舟十号”在在轨 道道 上上的运行速率，的运行速率，选项A错误. “神舟十号神舟十号”加加 速才能速才能 做离心做离心 运运动，而使而使轨道半径道半径变大，即外力要大，即外力要对飞船做正船做正 功，功，选项B正确，正确，选项C错误；“天天宫一号一号”和和“神舟十号神舟十号”对接接 瞬瞬间轨道半径相同，道半径相同，向心加速度也相同，向心加速度也相同，选项D正确正确考点三考点三卫星星(航天器航天器)的的变轨问题1轨道的道的渐变做匀速做匀速圆周运周运动的的卫星的星的轨道半径道半径发生生缓慢慢变化
11、，由于半径化，由于半径变化化缓慢，慢，卫星每一周的运星每一周的运动仍可以看仍可以看 做做 是是 匀匀 速速 圆 周周 运运动解决此解决此类问题，首先要判断，首先要判断这种种变轨是离心是离心还是向心，是向心，即即轨道半径道半径r是增大是增大还是减小，然后再判断是减小，然后再判断卫星的其他相关物星的其他相关物理量如何理量如何变化化D 3.(多多选)(2015湖北八校第二次湖北八校第二次联考考)如如图为嫦娥嫦娥三号登月三号登月轨迹示意迹示意图图中中M点点为环地球运行的近地地球运行的近地 点，点，N点点为环月球运行的近月点月球运行的近月点a为环月球运行的月球运行的圆轨道，道，b为环月球运行的月球运行的
12、椭圆轨道，下列道，下列说法中正确的是法中正确的是( )BDA嫦娥三号在嫦娥三号在环地球地球轨道上的运行速度大于道上的运行速度大于11.2 km/sB嫦娥三号在嫦娥三号在M点点进入地月入地月转移移轨道道时应点火加速点火加速C设嫦娥三号在嫦娥三号在圆轨道道a上上经过N点点时的加速度的加速度为a1，在，在椭圆轨道道b上上经过N点点时的加速度的加速度为a2，则a1a2D嫦娥三号在嫦娥三号在圆轨道道a上的机械能小于在上的机械能小于在椭圆轨道道b上的机械上的机械能能考点四宇宙速度的理解与考点四宇宙速度的理解与计算算1第一宇宙速度第一宇宙速度v17.9 km/s，既是，既是发射射卫星的最小星的最小发射射速度
13、，也是速度，也是卫星星绕地球运行的最大地球运行的最大环绕速度速度 (单选)(2014高考江高考江苏卷卷)已知地球的已知地球的质量量约为火星火星质量的量的10倍，地球的半径倍，地球的半径约为火星半径的火星半径的2倍，倍，则航天器在火星航天器在火星表面附近表面附近绕火星做匀速火星做匀速圆周运周运动的速率的速率约为()A3.5 km/s B5.0 km/sC17.7 km/s D35.2 km/sAB物理模型物理模型双星系双星系统模型模型1模型特点模型特点(1)两两颗星彼此相距星彼此相距较近，且近，且间距保持不距保持不变(2)两两颗星靠相互之星靠相互之间的万有引力做匀速的万有引力做匀速圆周运周运动(
14、3)两两颗星星绕同一同一圆心做心做圆周运周运动2模型分析模型分析(1)双星运双星运动的周期和角速度相等，各以一定的速率的周期和角速度相等，各以一定的速率绕某一点某一点转动，才不至于因万有引力作用而吸在一起，才不至于因万有引力作用而吸在一起(2)双星做匀速双星做匀速圆周运周运动的向心力大小相等，方向相反的向心力大小相等，方向相反(3)双星双星绕共同的中心做共同的中心做圆周运周运动时总是位于旋是位于旋转中心的两中心的两侧，且三者在一条直且三者在一条直线上上(4)双星双星轨道半径之和等于它道半径之和等于它们之之间的距离的距离B总结提升提升(1)解决双星解决双星问题时，应注意区分星体注意区分星体间 距与距与 轨道半径：万有引力定律中的道半径：万有引力定律中的r为两星体两星体间距离，向心力公式中距离，向心力公式中的的r为所研究星球做所研究星球做圆周运周运动的的轨道半径道半径(2)宇宙空宇宙空间大量存在大量存在这样的双星系的双星系统，如地月系，如地月系统就可就可视 为一个双星系一个双星系统，只不，只不过旋旋转中心没有出地壳而已，在不是中心没有出地壳而已，在不是 很很精确的精确的计算中，可以算中，可以认为月球月球绕着地球的中心旋着地球的中心旋转A
