高考物理大一輪復習 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 曲線運動 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＝6.67×10－11 N·m2/kg2.,正比,反比,3．適用條件：嚴格地說，公式只適用于__________間的相互作用，當兩個物體間的距離_______________物體本身的大小時，物體可視為質(zhì)點．均勻的球體可視為質(zhì)點，其中r是_______________間的距離．一個均勻球體與球外一個質(zhì)點間的萬有引力也適用，其中r為__________到質(zhì)點間的距離．,質(zhì)點,遠大于,兩球心,球心,C,二、宇宙速度,7.9,最小發(fā)射,最大運行,地球,太陽,2.(單選)嫦娥三號的成功登月再次表明我國已具備火星探測能力，假設我國欲發(fā)射一顆探測火星 的衛(wèi)星，其發(fā)射速度v應為( ) A．7.9 km/s B．7.9 km/s＜v＜11.2 km/s C．11.2 km/s＜v＜16.7 km/s D．v≥16.7 km/s,C,三、經(jīng)典力學的時空觀和相對論時空觀 1．經(jīng)典時空觀 (1)在經(jīng)典力學中，物體的質(zhì)量是不隨_______的改變而改變的. (2)在經(jīng)典力學中，同一物理過程發(fā)生的位移和對應 時間的測量結(jié)果在不同的參考系中是__________的． 2．相對論時空觀 同一過程的位移和時間的測量與參考系_______，在不同的參考系中___________． 3．經(jīng)典力學的適用范圍 只適用于________運動，不適用于_________運動；只適用于宏觀世界，不適用于____________世界．,速度,相同,有關,不同,低速,高速,微觀,3.(單選)對相對論的基本認識，下列說法正確的是( ) A．相對論認為：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．在高速運動的飛船中的宇航員會發(fā)現(xiàn)飛船中的鐘走得比地球上快 D．我們發(fā)現(xiàn)豎直向上高速運動的球在水平方向上變扁了,A,考點一 天體質(zhì)量和密度的估算,考點二 衛(wèi)星運行參量的比較與運算,考點三 衛(wèi)星(航天器)的變軌問題,考點四 宇宙速度的理解與計算,考點一 天體質(zhì)量和密度的估算,AB,B,考點二 衛(wèi)星運行參量的比較與運算 1．衛(wèi)星的各物理量隨軌道半徑變化的規(guī)律,2．衛(wèi)星運動中的機械能 (1)只在萬有引力作用下衛(wèi)星繞中心天體做勻速圓周運動和沿橢圓軌道運動，機械能均守恒，這里的機械能包 括衛(wèi)星的動能、衛(wèi)星(與中心天體)的引力勢能． (2)質(zhì)量相同的衛(wèi)星，圓軌道半徑越大，動能越小，勢能越大，機械能越大． 3．極地衛(wèi)星、近地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星 (1)極地衛(wèi)星運行時每圈都經(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動的衛(wèi)星，其運行的軌道半徑可近似認為等于地球的半徑，其運行線速度約為7.9 km/s.,(3)同步衛(wèi)星 ①軌道平面一定：軌道平面和赤道平面重合． ②周期一定：與地球自轉(zhuǎn)周期相同，即T＝24 h＝86 400 s. ③角速度一定：與地球自轉(zhuǎn)的角速度相同． ④高度一定：衛(wèi)星離地面高度h＝3.6×104 km. ⑤速率一定：運動速度v＝3.07 km/s(為恒量)． ⑥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．假設這種趨勢會持續(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”目標飛行器與“神舟十號”飛船自動交會對接的示意圖如圖所示，圓形軌 道Ⅰ為“天宮一號”運行軌道，圓形軌道Ⅱ為“神舟十號”運 行軌道，在實現(xiàn)交會對接前，“神舟十號”要進行多次變軌，則( ),BD,A．“天宮一號”的運行速率大于“神舟十號”在軌道Ⅱ上的運行速率 B．“神舟十號”變軌前比變軌后的機械能要小 C．“神舟十號”可以通過減速而使軌道半徑變大 D．“天宮一號”和“神舟十號”對接瞬間的向心加速度相同 解析： “天宮一號”的運行速率小于“神舟十號”在軌 道 Ⅱ上的運行速率，選項A錯誤. “神舟十號”加 速才能 做離心 運動，而使軌道半徑變大，即外力要對飛船做正 功，選項B正確，選項C錯誤；“天宮一號”和“神舟十號”對接 瞬間軌道半徑相同，向心加速度也相同，選項D正確．,考點三 衛(wèi)星(航天器)的變軌問題 1．軌道的漸變 做勻速圓周運動的衛(wèi)星的軌道半徑發(fā)生緩慢變化，由于半徑變化緩慢，衛(wèi)星每一周的運動仍可以看 做 是 勻 速 圓 周 運動．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)如圖為嫦娥三號登月軌跡示意圖．圖中M點為環(huán)地球運行的近地 點，N點為環(huán)月球運行的近月點．a(chǎn)為環(huán)月球運行的圓軌道，b為環(huán)月球運行的橢圓軌道，下列說法中正確的是( ),BD,A．嫦娥三號在環(huán)地球軌道上的運行速度大于11.2 km/s B．嫦娥三號在M點進入地月轉(zhuǎn)移軌道時應點火加速 C．設嫦娥三號在圓軌道a上經(jīng)過N點時的加速度為a1，在橢圓軌道b上經(jīng)過N點時的加速度為a2，則a1＞a2 D．嫦娥三號在圓軌道a上的機械能小于在橢圓軌道b上的機械能,考點四 宇宙速度的理解與計算 1．第一宇宙速度v1＝7.9 km/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動的速率約為( ) A．3.5 km/s B．5.0 km/s C．17.7 km/s D．35.2 km/s,A,B,物理模型——雙星系統(tǒng)模型 1．模型特點 (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動． (3)兩顆星繞同一圓心做圓周運動．,2．模型分析 (1)雙星運動的周期和角速度相等，各以一定的速率繞某一點轉(zhuǎn)動，才不至于因萬有引力作用而吸在一起． (2)雙星做勻速圓周運動的向心力大小相等，方向相反． (3)雙星繞共同的中心做圓周運動時總是位于旋轉(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，應注意區(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動的軌道半徑． (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 很精確的計算中，可以認為月球繞著地球的中心旋轉(zhuǎn)．,A,