高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第四章 第四節(jié) 萬有引力與航天課件.ppt

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第四節(jié)萬有引力與航天 第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天 一 萬有引力定律1 內(nèi)容 自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引 引力的方向在它們的連線上 引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成 與它們之間距離r的二次方成 2 公式 F 其中G 6 67 10 11N m2 kg2 正比 反比 3 適用條件 嚴(yán)格地說 公式只適用于 間的相互作用 當(dāng)兩個(gè)物體間的距離 物體本身的大小時(shí) 物體可視為質(zhì)點(diǎn) 均勻的球體可視為質(zhì)點(diǎn) 其中r是 間的距離 一個(gè)均勻球體與球外一個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的萬有引力也適用 其中r為 到質(zhì)點(diǎn)間的距離 質(zhì)點(diǎn) 遠(yuǎn)大于 兩球心 球心 C 二 宇宙速度 7 9 最小發(fā)射 最大運(yùn)行 地球 太陽 2 單選 嫦娥三號(hào)的成功登月再次表明我國已具備火星探測(cè)能力 假設(shè)我國欲發(fā)射一顆探測(cè)火星的衛(wèi)星 其發(fā)射速度v應(yīng)為 A 7 9km sB 7 9km s v 11 2km sC 11 2km s v 16 7km sD v 16 7km s C 三 經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀和相對(duì)論時(shí)空觀1 經(jīng)典時(shí)空觀 1 在經(jīng)典力學(xué)中 物體的質(zhì)量是不隨 的改變而改變的 2 在經(jīng)典力學(xué)中 同一物理過程發(fā)生的位移和對(duì)應(yīng)時(shí)間的測(cè)量結(jié)果在不同的參考系中是 的 2 相對(duì)論時(shí)空觀同一過程的位移和時(shí)間的測(cè)量與參考系 在不同的參考系中 3 經(jīng)典力學(xué)的適用范圍只適用于 運(yùn)動(dòng) 不適用于 運(yùn)動(dòng) 只適用于宏觀世界 不適用于 世界 速度 相同 有關(guān) 不同 低速 高速 微觀 3 單選 對(duì)相對(duì)論的基本認(rèn)識(shí) 下列說法正確的是 A 相對(duì)論認(rèn)為 真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的B 愛因斯坦通過質(zhì)能方程闡明了質(zhì)量就是能量C 在高速運(yùn)動(dòng)的飛船中的宇航員會(huì)發(fā)現(xiàn)飛船中的鐘走得比地球上快D 我們發(fā)現(xiàn)豎直向上高速運(yùn)動(dòng)的球在水平方向上變扁了 A 考點(diǎn)一天體質(zhì)量和密度的估算 考點(diǎn)二衛(wèi)星運(yùn)行參量的比較與運(yùn)算 考點(diǎn)三衛(wèi)星 航天器 的變軌問題 考點(diǎn)四宇宙速度的理解與計(jì)算 考點(diǎn)一天體質(zhì)量和密度的估算 AB B 考點(diǎn)二衛(wèi)星運(yùn)行參量的比較與運(yùn)算1 衛(wèi)星的各物理量隨軌道半徑變化的規(guī)律 2 衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)中的機(jī)械能 1 只在萬有引力作用下衛(wèi)星繞中心天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)和沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng) 機(jī)械能均守恒 這里的機(jī)械能包括衛(wèi)星的動(dòng)能 衛(wèi)星 與中心天體 的引力勢(shì)能 2 質(zhì)量相同的衛(wèi)星 圓軌道半徑越大 動(dòng)能越小 勢(shì)能越大 機(jī)械能越大 3 極地衛(wèi)星 近地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星 1 極地衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)每圈都經(jīng)過南北兩極 由于地球自轉(zhuǎn) 極地衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)全球覆蓋 2 近地衛(wèi)星是在地球表面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星 其運(yùn)行的軌道半徑可近似認(rèn)為等于地球的半徑 其運(yùn)行線速度約為7 9km s 3 同步衛(wèi)星 軌道平面一定 軌道平面和赤道平面重合 周期一定 與地球自轉(zhuǎn)周期相同 即T 24h 86400s 角速度一定 與地球自轉(zhuǎn)的角速度相同 高度一定 衛(wèi)星離地面高度h 3 6 104km 速率一定 運(yùn)動(dòng)速度v 3 07km s 為恒量 繞行方向一定 與地球自轉(zhuǎn)的方向一致 單選 2014 高考天津卷 研究表明 地球自轉(zhuǎn)在逐漸變慢 3億年前地球自轉(zhuǎn)的周期約為22小時(shí) 假設(shè)這種趨勢(shì)會(huì)持續(xù)下去 地球的其他條件都不變 未來人類發(fā)射的地球同步衛(wèi)星與現(xiàn)在的相比 A 距地面的高度變大B 向心加速度變大C 線速度變大D 角速度變大 A 2 多選 改編題 天宮一號(hào) 目標(biāo)飛行器與 神舟十號(hào) 飛船自動(dòng)交會(huì)對(duì)接的示意圖如圖所示 圓形軌道 為 天宮一號(hào) 運(yùn)行軌道 圓形軌道 為 神舟十號(hào) 運(yùn)行軌道 在實(shí)現(xiàn)交會(huì)對(duì)接前 神舟十號(hào) 要進(jìn)行多次變軌 則 BD A 天宮一號(hào) 的運(yùn)行速率大于 神舟十號(hào) 在軌道 上的運(yùn)行速率B 神舟十號(hào) 變軌前比變軌后的機(jī)械能要小C 神舟十號(hào) 可以通過減速而使軌道半徑變大D 天宮一號(hào) 和 神舟十號(hào) 對(duì)接瞬間的向心加速度相同解析 天宮一號(hào) 的運(yùn)行速率小于 神舟十號(hào) 在軌道 上的運(yùn)行速率 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 神舟十號(hào) 加速才能做離心運(yùn)動(dòng) 而使軌道半徑變大 即外力要對(duì)飛船做正功 選項(xiàng)B正確 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 天宮一號(hào) 和 神舟十號(hào) 對(duì)接瞬間軌道半徑相同 向心加速度也相同 選項(xiàng)D正確 考點(diǎn)三衛(wèi)星 航天器 的變軌問題1 軌道的漸變做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的軌道半徑發(fā)生緩慢變化 由于半徑變化緩慢 衛(wèi)星每一周的運(yùn)動(dòng)仍可以看做是勻速圓周運(yùn)動(dòng) 解決此類問題 首先要判斷這種變軌是離心還是向心 即軌道半徑r是增大還是減小 然后再判斷衛(wèi)星的其他相關(guān)物理量如何變化 D 3 多選 2015 湖北八校第二次聯(lián)考 如圖為嫦娥三號(hào)登月軌跡示意圖 圖中M點(diǎn)為環(huán)地球運(yùn)行的近地點(diǎn) N點(diǎn)為環(huán)月球運(yùn)行的近月點(diǎn) a為環(huán)月球運(yùn)行的圓軌道 b為環(huán)月球運(yùn)行的橢圓軌道 下列說法中正確的是 BD A 嫦娥三號(hào)在環(huán)地球軌道上的運(yùn)行速度大于11 2km sB 嫦娥三號(hào)在M點(diǎn)進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道時(shí)應(yīng)點(diǎn)火加速C 設(shè)嫦娥三號(hào)在圓軌道a上經(jīng)過N點(diǎn)時(shí)的加速度為a1 在橢圓軌道b上經(jīng)過N點(diǎn)時(shí)的加速度為a2 則a1 a2D 嫦娥三號(hào)在圓軌道a上的機(jī)械能小于在橢圓軌道b上的機(jī)械能 考點(diǎn)四宇宙速度的理解與計(jì)算1 第一宇宙速度v1 7 9km s 既是發(fā)射衛(wèi)星的最小發(fā)射速度 也是衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的最大環(huán)繞速度 單選 2014 高考江蘇卷 已知地球的質(zhì)量約為火星質(zhì)量的10倍 地球的半徑約為火星半徑的2倍 則航天器在火星表面附近繞火星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速率約為 A 3 5km sB 5 0km sC 17 7km sD 35 2km s A B 物理模型 雙星系統(tǒng)模型1 模型特點(diǎn) 1 兩顆星彼此相距較近 且間距保持不變 2 兩顆星靠相互之間的萬有引力做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 3 兩顆星繞同一圓心做圓周運(yùn)動(dòng) 2 模型分析 1 雙星運(yùn)動(dòng)的周期和角速度相等 各以一定的速率繞某一點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng) 才不至于因萬有引力作用而吸在一起 2 雙星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小相等 方向相反 3 雙星繞共同的中心做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)總是位于旋轉(zhuǎn)中心的兩側(cè) 且三者在一條直線上 4 雙星軌道半徑之和等于它們之間的距離 B 總結(jié)提升 1 解決雙星問題時(shí) 應(yīng)注意區(qū)分星體間距與軌道半徑 萬有引力定律中的r為兩星體間距離 向心力公式中的r為所研究星球做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑 2 宇宙空間大量存在這樣的雙星系統(tǒng) 如地月系統(tǒng)就可視為一個(gè)雙星系統(tǒng) 只不過旋轉(zhuǎn)中心沒有出地殼而已 在不是很精確的計(jì)算中 可以認(rèn)為月球繞著地球的中心旋轉(zhuǎn) A