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1、第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练第四节 万有引力与航天第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练一、一、万有引力定律万有引力定律1内内容容：自自然然界界中中任任何何两两个个物物体体都都相相互互吸吸引引，引引力力的的大大小小与与物物体体的的质量量m1和和m2的的 成成正正比比，与与它它们之之间的的距离距离r的的 成反比成反比2表表达达式式：F ，其其中中G Nm2/kg2，叫引力常量叫引力常量3适适用用条条件件：公公式式适适用用于于质点
2、点间的的相相互互作作用用也也适适用用于于两两个个质量量分分布布均均匀匀的的球球体体间的的相相互互作作用用，但但此此时r是是 间的的距距离离，一一个个均均匀匀球球体体与与球球外外一一个个质点点的的万万有有引引力也适用，其中力也适用，其中r为 到到质点点间的距离的距离 主干知主干知识整合整合二次方二次方6.671011两球心两球心球心球心乘乘积第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练学有所悟学有所悟如何理解两物体间的万有引力？如何理解两物体间的万有引力？1两两个个物物体体间间相相互互作作用用的的万万有有引引力力是是一一对
3、对作作用用力力和和反反作作用用力力，它它们们大大小小相相等等，方方向向相相反反，分分别别作作用用于于两两个个物物体上体上2在在通通常常情情况况下下，万万有有引引力力非非常常小小，只只有有在在质质量量巨巨大大的的星星球球间间或或天天体体与与天天体体附附近近的的物物体体间间，它它的的存存在在才才有有实实际际的的物物理理意意义义，故故在在分分析析地地球球表表面面上上物物体体受受力力时时，不不考考虑虑地地面面上上物物体体间间的的万万有有引引力力，只只考考虑虑地地球球对对地地面面上上物物体体的的万万有引力有引力3两两物物体体间间的的万万有有引引力力只只与与它它们们本本身身的的质质量量以以及及它它们们之之
4、间间的的距距离离有有关关，而而与与所所在在空空间间的的性性质质无无关关，也也与与周周围围有无其他物体无关有无其他物体无关 第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练自主自主检测第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练二、二、宇宙速度及同步卫星宇宙速度及同步卫星在地面附近在地面附近mg7.9最大最大最小最小11.2地球地球第四章
5、 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练16.7太阳太阳赤道赤道地球自地球自转24 h地球自地球自转 第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练学有所悟学有所悟第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练自主自主检测2(2012四四川川理理综综)今今年年4月月30日日，西西昌昌卫星星发射射中中心心发射射的的中中圆轨道道卫星星，其其轨道道半半径径为2.8107 m它它与与另另一
6、一颗同同质量的同步量的同步轨道道卫星星(轨道半径道半径为4.2107 m)相比相比A向心力向心力较小小B动能能较大大C发射速度都是第一宇宙速度射速度都是第一宇宙速度D角速度角速度较小小 第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练三、三、经典时空观和相对论时空观经典时空观和相对论时空观1经典时空观经典时空观(1)在在经经典典力力学学中中，物物体体的的质质量量是是不不随随 而而改改变变的的(2)在在经经典典
7、力力学学中中，同同一一物物理理过过程程发发生生的的位位移移和和对对应应时时间的测量结果在不同的参考系中是间的测量结果在不同的参考系中是 2相对论时空观相对论时空观(1)在狭义相对论中，物体的质量随物体的运动速度的在狭义相对论中，物体的质量随物体的运动速度的增大而增大而 ，用公式表示为，用公式表示为m .(2)在在狭狭义义相相对对论论中中，同同一一物物理理过过程程发发生生的的位位移移和和对对应应时间的测量结果在不同的参考系中是时间的测量结果在不同的参考系中是 运运动状状态相同的相同的不同的不同的增大增大第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破
8、知知能能达达标标训训练练自主自主检测3下列下列说法中正确的是法中正确的是A经典力学适用于任何情况下的任何物体典力学适用于任何情况下的任何物体B狭狭义相相对论否定了否定了经典力学典力学C量子力学能量子力学能够描述微描述微观粒子运粒子运动的的规律性律性D万有引力定律也适用于万有引力定律也适用于强强相互作用力相互作用力第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练解解析析经经典典力力学学只只适适用用于于宏宏观观、低低速速、弱弱引引力力的的情情况况，A错错误误狭狭义义相相对对论论没没有有否否定定经经典典力力学学，在在宏宏观观低低速
9、速情情况况下下，相相对对论论的的结结论论与与经经典典力力学学没没有有区区别别，B错错误误量量子子力力学学更更正正确确地地描描述述了了微微观观粒粒子子运运动动的的规规律律性性，C正正确确万万有有引引力力定定律律只只适适用用于于弱弱相相互互作作用用力力，而而对对于于强强相相互互作作用用力力是是不不适适用用的的，D错误错误答案答案C 第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练考点解考点解读高高频考点突破考点突破考点一：考点一：应用万有引力定律分析天体的运动应用万有引力定律分析天体的运动第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜
10、 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练例例1 第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练特特别提醒提醒天体运动中相关量的联系天体运
11、动中相关量的联系(1)卫卫星星的的a、v、T是是相相互互联联系系的的，如如果果一一个个量量发发生生变变化化，其其他他量量也也随随之之发发生生变变化化；这这些些量量与与卫卫星星的的质质量量无无关关，它们由轨道半径和中心天体的质量共同决定它们由轨道半径和中心天体的质量共同决定(2)卫卫星星的的轨轨道道半半径径与与中中心心天天体体的的半半径径不不要要混混淆淆，只只有有近地卫星的轨道半径才等于天体的半径近地卫星的轨道半径才等于天体的半径 第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练跟踪跟踪训练第四章 曲线运动 万有引力与航天物理
12、菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练考点解考点解读1卫星的轨道卫星的轨道卫星星绕地地球球做做匀匀速速圆周周运运动时靠靠地地球球对它它的的万万有有引引力力充充当当向向心心力力，地地球球对卫星星的的万万有有引引力力指指向向地地心心，因因此此卫星星绕地地球球做做匀匀速速圆周周运运动的的圆心心必必与与地地心心重重合合，而而这样的的轨道道有有多多种种，其其中中比比较特特殊殊的的有有与与赤赤道道共共面面的的赤赤道道轨道道(赤赤道道卫星星)和和通通过两两极极点点上上空空的的极极地地轨道道(极极地地卫星星)，当当然然也也应存存在在着着轨道道平平面面与与赤赤道道平平
13、面面成成某某一一角角度度的的轨道道，只只要要圆周周的的圆心在地心，就可能心在地心，就可能为卫星星绕地球运行的地球运行的圆轨道道 考点二：考点二：人造卫星的在轨运行和变轨问题人造卫星的在轨运行和变轨问题第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练例例2 (2012皖皖南南八八校校联联考考)2
14、010年年10月月26日日21时27分分，北北京京航航天天飞行行控控制制中中心心对“嫦嫦娥娥”二二号号卫星星实施施了了降降轨控控制制，卫星星成成功功的的在在A点点从从圆形形轨道道进入入椭圆轨道道，B为轨道道上上的的一一点点，如如图441所所示示关关于于“嫦嫦娥娥”二二号号的的运运动，下下列列说法法中正确的有中正确的有 第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练A在在轨道道上上经过A点的速度大于点的速度大于经过B点的速度点的速度B在在轨道道上上经过A点点的的加加速速度度小小于于经过B点点的的加加速速度度C在在轨道道上上经
15、过A点点的的速速度度大大于于在在轨道道上上经过A点点的速度的速度D在在轨道道上上经过A点点的的加加速速度度小小于于在在轨道道上上经过A点的加速度点的加速度 第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练方法技巧方法技巧第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练跟踪跟踪训练2(2012广广东东理理综综)如如图442所所示示，飞船船从从
16、轨道道1变轨至至轨道道2.若若飞船船在在两两轨道道上上都都做做匀匀速速圆周周运运动，不不考考虑质量量变化，相化，相对于在于在轨道道1上，上，飞船在船在轨道道2上的上的 第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练考点解考点解读在在天天体体运运动中中，将将两两颗彼彼此此相相距距较近近的的行行星星称称为双双星星星星体体在在万万有有引引力力提提供供向向心心力力的的情情况况下下做做匀匀速速圆周周运运动，具具有有以
17、下三个特点：以下三个特点： 考点三：考点三：天体运动中的天体运动中的“双星双星”模型模型第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练1两两颗行行星星做做圆周周运运动所所需需的的向向心心力力由由它它们之之间的的万万有有引引力力提提供供，故故F1F2，且且方方向向相相反反，分分别作作用用在在m1、m2两两颗行星上行星上2由由于于两两颗行行星星之之间的的距距离离总是是恒恒定定不不变的的，所所以以两两颗行星的运行周期就必行星的运行周期就必须相等，即相等，即T1T2.3由于由于圆心在两心在两颗行星的行星的连线上，所以上，所以r1r
18、2L. 第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练例例3 (18分分)(2010全全国国)如如图444所所示示，质量量分分别为m和和M的的两两个个星星球球A和和B在在引引力力作作用用下下都都绕O点点做做匀匀速速圆周周运运动，星星球球A和和B两两者者中中心心之之间的的距距离离为L.已已知知A、B的的中中心和心和O三点始三点始终共共线，A和和B分分别在在O的两的两侧引力常数引力常数为G. 第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练(1)求两星球做求
19、两星球做圆周运周运动的周期；的周期；(2)在在地地月月系系统中中，若若忽忽略略其其他他星星球球的的影影响响，可可以以将将月月球球和和地地球球看看成成上上述述星星球球A和和B，月月球球绕其其轨道道中中心心运运行行的的周周期期记为T1.但但在在近近似似处理理问题时，常常常常认为月月球球是是绕地地心心做做圆周周运运动的的，这样算算得得的的运运行行周周期期记为T2.已已知知地地球球和和月月球球的的质量量分分别为5.981024 kg和和7.351022 kg.求求T2与与T1两两者者平平方方之比之比(结果保留果保留3位小数位小数) 【标标准准解解答答】(1)设设两两个个星星球球A和和B做做匀匀速速圆圆
20、周周运运动动的的轨轨道道半半径径分分别别为为r和和R，相相互互作作用用的的引引力力大大小小为为F，运运行行周周期期为为T.根据万有引力定律有根据万有引力定律有 第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练感悟建模感悟建模1要要明明确确双双星星中中两两颗颗子子星星做做匀匀速速圆圆周周运运动动
21、的的向向心心力力来源来源双双星星中中两两颗颗子子星星相相互互绕绕着着旋旋转转可可看看作作匀匀速速圆圆周周运运动动，其其向向心心力力由由两两恒恒星星间间的的万万有有引引力力提提供供由由于于力力的的作作用用是是相相互互的的，所所以以两两子子星星做做圆圆周周运运动动的的向向心心力力大大小小是是相相等等的的，利利用万有引力定律可以求得其大小用万有引力定律可以求得其大小2要要明明确确双双星星中中两两颗颗子子星星做做匀匀速速圆圆周周运运动动的的运运动动参参量的关系量的关系两两子子星星绕绕着着连连线线上上的的一一点点做做匀匀速速圆圆周周运运动动，所所以以它它们们的的运运动动周周期期是是相相等等的的，角角速速
22、度度也也是是相相等等的的，所所以以线线速速度度与与两子星的轨道半径成正比两子星的轨道半径成正比 第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练典典例例 如如图445所所示示，
23、同同步步卫星星与与地地心心的的距距离离为r，运运行行速速率率为v1，向向心心加加速速度度为a1；地地球球赤赤道道上上的的物物体体随随地地球球自自转的的向向心心加加速速度度为a2，第第一一宇宇宙宙速速度度为v2，地地球球半半径径为R，则下列比下列比值正确的是正确的是 易错剖析易错剖析 误区警示误区警示错误案例错误案例混淆同步卫星、近地卫星、地球赤道上物混淆同步卫星、近地卫星、地球赤道上物体的运动特点体的运动特点第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合
24、高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练(2013(2013西西安安名名校校联考考) )“天天宫一一号号”空空间实验室室与与“神神舟舟九九号号”飞船船成成功功实现交交会会对接接如如图4 44 46 6为“神神舟舟九九号号”飞船船A A和和“天天宫一一号号”B B在在轨道道上上的的运运行行图，若若已已知知“神神舟舟九九号号”飞船船距距地地面面的的高高度度为h h1 1，“天天宫一一号号”距距地地面面的的高高度度为h h2 2，地地球球半半径径为R R，“天天宫一一号号”的
25、的运运行行周周期期为T T，以以下下说法法正正确的是确的是 知能达知能达标训练【名师押题名师押题】押题点押题点1 1：天体质量的计算天体质量的计算第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练A可可求求得得“神神舟舟九九号号”的的运运行速度和行速度和“天天宫一号一号”的的质量量B可可求求得得“神神舟舟九九号号”轨道道处的的重重力力加加速速度度和和其其所所受受地地球球的的万有引力万有引力C增增大大“神神舟舟九九号号”的的动能能才能与才能与“天天宫一号一号”对接接D减减小小“神神舟舟九九号号”的的动能能才能与才能与“天天宫一号
26、一号”对接接 第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练押押题题依依据据本本题题考考查查万万有有引引力力定定律律在在天天体体运运动动中中的的应应用用及及卫卫星星的的变变轨轨对对接接问问题题是是历历年年高高考考的的热热点点，题题型型多多为选择题为选择题 第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练(2013(2013宝宝鸡二二模模)
27、2011)2011年年1212月月2727日日，我我国国正正式式宣宣布布北北斗斗卫星星导航航系系统试运运行行启启动，标志志着着我我国国自自主主卫星星导航航产业进入入了了崭新新的的发展展阶段段，发射射北北斗斗卫星星导航航系系统中中的的同同步步卫星星，一一般般都都要要采采用用变轨道道发射射的的方方法法：卫星星首首先先进入入停停泊泊轨道道( (圆形形轨道道) )，当当卫星星穿穿过赤赤道道平平面面A A时点点火火，卫星星进入入转移移轨道道( (椭圆轨道道) )，当当卫星星达达到到远地地点点B B时再再次次点点火火，进入入同同步步轨道道则下列下列说法正确的是法正确的是 押题点押题点2 2：卫星的变轨问题
28、卫星的变轨问题第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练A变轨前后前后卫星的机械能相等星的机械能相等B卫星在同步星在同步轨道运行的周期比地球的自道运行的周期比地球的自转周期小周期小C卫星在同步星在同步轨道运行的速度比在道运行的速度比在圆形形轨道道时大大D同同步步卫星星的的角角速速度度与与静静止止在在赤赤道道上上物物体体的的角角速速度度大小相同大小相同 第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练押押题题依依据据万万有有引引力力定定律律、天天体体的的运运动动、人人造造卫卫星星是是每每年年都都要要考考的的内内容容，主主要要以以选选择择题题的的形形式式出出现现，题题目目所所述述情情景景与与现现代代科科技技联联系系比比较较密密切切，预预计计基基于于现现代代天天文文发发现现的的匀匀速速圆圆周周运运动动和和基基于于宇宇宙宙飞飞船船发发射射与与接接收收的的变变轨轨问问题题仍仍是是高高考考的的热点热点 第四章 曲线运动 万有引力与航天物理菜菜 单单主主干干知知识识整整合合高高频频考考点点突突破破知知能能达达标标训训练练课下作业课下作业本节结束请按ESC键返回
