浙江高考物理总复习曲线运动万有引力与航天时万有引力与航天.pptx

第第3课时万有引力与航天课时万有引力与航天一、行星的运动及太阳与行星的引力一、行星的运动及太阳与行星的引力1.地心说和日心说地心说和日心说(1)地心说：太阳、月亮以及其他行星都绕地心说：太阳、月亮以及其他行星都绕_运动。运动。(2)日日心心说说：地地球球是是绕绕太太阳阳旋旋转转的的普普通通星星体体，月月球球是是绕绕_旋旋转的卫星。转的卫星。考点一万有引力定律及其应用考点一万有引力定律及其应用(c/)地球地球地球地球2.开普勒行星运动定律开普勒行星运动定律(1)所所有有的的行行星星围围绕绕太太阳阳运运动动的的轨轨道道都都是是_，太太阳阳处处在在所所有有椭椭圆的一个焦点上。这就是开普勒第一定律，又称椭圆轨道定律。圆的一个焦点上。这就是开普勒第一定律，又称椭圆轨道定律。(2)对对于于每每一一个个行行星星而而言言，太太阳阳和和行行星星的的连连线线在在相相等等的的时时间间内内扫扫过相等的过相等的_。这就是开普勒第二定律，又称面积定律。这就是开普勒第二定律，又称面积定律。(3)所所有有行行星星轨轨道道的的半半长长轴轴的的三三次次方方跟跟公公转转周周期期的的二二次次方方的的比比值值_。这就是开普勒第三定律，又称周期定律。这就是开普勒第三定律，又称周期定律。椭圆椭圆面积面积相等相等二、万有引力定律二、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，引引力力的的方方向向在在它它们们的的连连线线上上，引引力力的的大大小小与与物物体体的的质质量量m1和和m2的的乘乘积积_，与与它们之间距离它们之间距离r的平方的平方_。2.表达式：表达式：F _，其中引力常量，其中引力常量G6.671011 Nm2/kg2。成正比成正比成反比成反比3.适用条件适用条件(1)公公式式适适用用于于_间间的的相相互互作作用用。当当两两个个物物体体间间的的距距离离远远远远大于物体本身的大小时，物体可视为质点。大于物体本身的大小时，物体可视为质点。(2)质量分布均匀的球体可视为质点，质量分布均匀的球体可视为质点，r是是_的距离。的距离。4.万有引力定律的两个易混点万有引力定律的两个易混点(1)任任何何两两个个物物体体之之间间都都存存在在万万有有引引力力，不不是是只只有有天天体体之之间间才才存存在。在。(2)万万有有引引力力定定律律适适用用于于质质点点间间和和相相互互作作用用，当当物物体体间间距距离离趋趋近近于零时，并非万有引力趋向于无穷大。于零时，并非万有引力趋向于无穷大。质点质点两球心间两球心间【过关演练】【过关演练】1.在在讨讨论论地地球球潮潮汐汐成成因因时时，地地球球绕绕太太阳阳运运行行轨轨道道与与月月球球绕绕地地球球运运行行轨轨道道可可视视为为圆圆轨轨道道。已已知知太太阳阳质质量量约约为为月月球球质质量量的的2.7107倍倍，地地球球绕绕太太阳阳运运行行的的轨轨道道半半径径约约为为月月球球绕绕地地球球运运行行的的轨轨道道半半径径的的400倍倍。关关于于太太阳阳和和月月球球对对地地球球上上相相同同质质量量海海水水的的引引力力，以以下下说说法正确的是法正确的是()A.太阳引力远小于月球引力太阳引力远小于月球引力B.太阳引力与月球引力相差不大太阳引力与月球引力相差不大C.月球对不同区域海水的吸引力大小相等月球对不同区域海水的吸引力大小相等D.月球对不同区域海水的吸引力大小有差异月球对不同区域海水的吸引力大小有差异答案答案D答案答案C答案答案B答案答案B答案答案D答案答案C3.卡文迪许测量引力常量的扭秤实验涉及的物理思想方法是卡文迪许测量引力常量的扭秤实验涉及的物理思想方法是()A.猜想假设法猜想假设法 B.微量放大法微量放大法C.极限分析法极限分析法 D.建模法建模法解解析析卡卡文文迪迪许许测测量量引引力力常常量量的的扭扭秤秤实实验验采采用用了了微微量量放放大大的的思思想方法，正确选项为想方法，正确选项为B。答案答案B4.(2016温温州州十十校校期期中中)一一名名宇宇航航员员来来到到一一个个星星球球上上，如如果果该该星星球球的的质质量量是是地地球球质质量量的的两两倍倍，它它的的直直径径是是地地球球直直径径的的一一半半，那那么么这这名名宇宇航航员员在在该该星星球球上上所所受受的的万万有有引引力力大大小小是是他他在在地地球球上上所所受受万有引力的万有引力的()A.0.5倍倍 B.2.0倍倍C.4倍倍 D.8.0倍倍答案答案D答案答案D基础过关基础过关一、宇宙航行一、宇宙航行1.环绕速度环绕速度(1)第一宇宙速度又叫第一宇宙速度又叫_。(2)第第一一宇宇宙宙速速度度是是人人造造地地球球卫卫星星在在_环环绕绕地地球球做做匀匀速速圆周运动时具有的速度。圆周运动时具有的速度。(3)第第一一宇宇宙宙速速度度是是人人造造卫卫星星的的_速速度度，也也是是人人造造地地球球卫星的卫星的_速度。速度。考点二宇宙航行考点二宇宙航行(c/)环绕速度环绕速度地面附近地面附近最大环绕最大环绕最小发射最小发射2.第二宇宙速度和第三宇宙速度第二宇宙速度和第三宇宙速度(1)第二宇宙速度第二宇宙速度(脱离速度脱离速度)：v2_ km/s，使物体挣脱，使物体挣脱_引力束缚的最小发射速度。引力束缚的最小发射速度。(2)第三宇宙速度第三宇宙速度(逃逸速度逃逸速度)：v3_ km/s，使物体挣脱，使物体挣脱_引力束缚的最小发射速度。引力束缚的最小发射速度。11.2地球地球16.7太阳太阳二、经典力学局限性二、经典力学局限性1.在经典力学中，物体的质量是在经典力学中，物体的质量是_的，而狭义相对论指出，质的，而狭义相对论指出，质量要随着物体运动速度的增大而量要随着物体运动速度的增大而_，即，即m ，两者在两者在_的条件下是统一的。的条件下是统一的。2.经经典典力力学学认认为为位位移移和和时时间间的的测测量量与与参参考考系系_，相相对对论论认认为为，同一过程的位移和时间的测量与参考系同一过程的位移和时间的测量与参考系_。3.经经典典力力学学的的适适用用范范围围：只只适适用用于于_运运动动，不不适适用用于于高高速速运运动动；只适用于只适用于_世界，不适用于世界，不适用于_世界。世界。4.当当物物体体的的运运动动速速度度_光光速速c(3108 m/s)时时，相相对对论论物物理理学学与与经典物理学的结论经典物理学的结论_。_不变不变增大增大无关无关有关有关无关无关低速低速宏观宏观微观微观远小于远小于没有区别没有区别【过关演练】【过关演练】1.(201610月月浙浙江江学学考考)如如图图所所示示，“天天宫宫二二号号”在在距距离离地地面面393 km的的近近圆圆轨轨道道运运行行。已已知知万万有有引引力力常常量量G6.671011 Nm2/kg2，地地球球质质量量M6.01024 kg，地地球球半半径径R6.4103 km。由由以以上上数数据据可可估算估算()A.“天宫二号天宫二号”质量质量B.“天宫二号天宫二号”运行速度运行速度C.“天宫二号天宫二号”受到的向心力受到的向心力D.地球对地球对“天空二号天空二号”的引力的引力答案答案B2.(2015浙浙江江9月月学学考考测测试试)某某行行星星有有甲甲、乙乙两两颗颗卫卫星星，它它们们的的轨轨道道均均为为圆圆形形，甲甲的的轨轨道道半半径径为为R1，乙乙的的轨轨道道半半径径为为R2，R2R1。根根据以上信息可知据以上信息可知()A.甲的质量大于乙的质量甲的质量大于乙的质量B.甲的周期大于乙的周期甲的周期大于乙的周期C.甲的速率大于乙的速率甲的速率大于乙的速率D.甲所受行星的引力大于乙所受行星的引力甲所受行星的引力大于乙所受行星的引力解解析析根根据据卫卫星星模模型型，离离地地面面越越近近，向向心心加加速速度度、线线速速度度、角角速速度度越越大大，周周期期越越小小，B错错，C对对；卫卫星星质质量量不不能能比比较较，A错错；因为两卫星质量不知道，万有引力也不能比较，因为两卫星质量不知道，万有引力也不能比较，D错。错。答案答案C【例例1】a、b、c、d是是在在地地球球大大气气层层外外的的圆圆形形轨轨道道上上运运行行的的四四颗颗人人造造卫卫星星。其其中中a、c的的轨轨道道相相交交于于P，b、d在在同同一一个个圆圆轨轨道道上上，b、c轨轨道道在在同同一一平平面面上上。某某时时刻刻四四颗颗卫卫星星的的运运行行方方向向及及位位置置如如图所示。下列说法中正确的是图所示。下列说法中正确的是()A.a、c的加速度大小相等，且大于的加速度大小相等，且大于b的加速度的加速度B.b、c的角速度大小相等，且小于的角速度大小相等，且小于a的角速度的角速度C.a、c的线速度大小相等，且小于的线速度大小相等，且小于d的线速度的线速度D.a、c存在在存在在P点相撞的危险点相撞的危险答案答案A要点二认识卫星的特点要点二认识卫星的特点1.卫星的特点卫星的特点(1)线线速速度度7.9 km/s是是所所有有地地球球卫卫星星的的最最大大环环绕绕速速度度，而而周周期期84 min是所有地球卫星的最小周期。是所有地球卫星的最小周期。(2)第一宇宙速度与地球的质量有关。第一宇宙速度与地球的质量有关。(3)所所有有地地球球卫卫星星，稳稳定定运运行行时时，其其轨轨道道平平面面一一定定过过地地球球的的球心。球心。2.近地卫星特点近地卫星特点近近地地卫卫星星具具有有所所有有卫卫星星当当中中线线速速度度最最大大，角角速速度度最最大大，向向心心加速度最大，周期最小的特点。加速度最大，周期最小的特点。【例例2】(2016浙浙江江名名校校协协作作体体模模拟拟)我我国国首首颗颗量量子子科科学学实实验验卫卫星星“墨墨子子”已已于于酒酒泉泉成成功功发发射射，将将在在世世界界上上首首次次实实现现卫卫星星和和地地面面之之间间的的量量子子通通信信。“墨墨子子”由由火火箭箭发发射射至至高高度度为为500千千米米的的预预定定圆圆形形轨轨道道。此此前前6月月在在西西昌昌卫卫星星发发射射中中心心成成功功发发射射了了第第二二十十三三颗颗北北斗斗导导航航卫卫星星G7。G7属属地地球球静静止止轨轨道道卫卫星星(高高度度约约为为36 000千千米米)，它它将将使使北北斗斗系系统统的的可可靠靠性性进进一一步步提提高高。关关于于卫卫星星以以下下说说法法中中正确的是正确的是()A.这两颗卫星的运行速度可能大于这两颗卫星的运行速度可能大于7.9 km/sB.通过地面控制可以将北斗通过地面控制可以将北斗G7定点于西昌正上方定点于西昌正上方C.量子科学实验卫星量子科学实验卫星“墨子墨子”的周期比北斗的周期比北斗G7小小D.量子科学实验卫星量子科学实验卫星“墨子墨子”的向心加速度比北斗的向心加速度比北斗G7小小答案答案C精练题组精练题组1.关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是()A.第一宇宙速度又叫环绕速度第一宇宙速度又叫环绕速度B.第一宇宙速度又叫脱离速度第一宇宙速度又叫脱离速度C.第一宇宙速度跟地球的质量无关第一宇宙速度跟地球的质量无关D.第一宇宙速度跟地球的半径无关第一宇宙速度跟地球的半径无关答案答案A2.2013年年6月月11日日17时时38分分，“神神舟舟十十号号”飞飞船船在在酒酒泉泉卫卫星星发发射射中中心心发发射射升升空空，航航天天员员王王亚亚平平进进行行了了首首次次太太空空授授课课。在在飞飞船船进进入入圆形轨道环绕地球飞行时，它的线速度大小圆形轨道环绕地球飞行时，它的线速度大小()A.等于等于7.9 km/sB.介于介于7.9 km/s和和11.2 km/s之间之间C.小于小于7.9 km/sD.介于介于7.9 km/s和和16.7 km/s之间之间答案答案C答案答案B4.(2015浙浙江江10月月选选考考)2015年年9月月20日日，我我国国成成功功发发射射搭搭载载20颗颗小小卫卫星星的的“长长征征”六六号号火火箭箭。在在多多星星分分离离时时，小小卫卫星星分分别别在在高高度度不不同同的的三三层层轨轨道道被被依依次次释释放放。假假设设释释放放后后的的小小卫卫星星均均做做匀匀速速圆圆周运动，则下列说法中，正确的是周运动，则下列说法中，正确的是()A.20颗小卫星的轨道半径均相同颗小卫星的轨道半径均相同B.20颗小卫星的线速度大小均相同颗小卫星的线速度大小均相同C.同一圆轨道上的小卫星的周期均相同同一圆轨道上的小卫星的周期均相同D.不同圆轨道上的小卫星的角速度均相同不同圆轨道上的小卫星的角速度均相同答案答案C5.(2016温温州州十十校校期期中中)2010年年1月月17日日，我我国国成成功功发发射射北北斗斗COMPASSG1地地球球同同步步卫卫星星(绕绕地地球球运运行行的的角角速速度度与与地地球球自自转转角角速速度度相相同同)。据据了了解解这这已已是是北北斗斗卫卫星星导导航航系系统统发发射射的的第第三三颗颗地地球球同同步步卫卫星星。则则对对于于这这三三颗颗已已发发射射的的同同步步卫卫星星，下下列列说说法法中中正正确的是确的是()A.它们运行的周期可能不同它们运行的周期可能不同B.它们的向心力大小可能不同它们的向心力大小可能不同C.它们离地心的距离可能不同它们离地心的距离可能不同D.它们的运行速度大小可能不同，但都小于它们的运行速度大小可能不同，但都小于7.9 km/s解解析析地地球球同同步步卫卫星星，即即处处在在地地球球上上空空某某一一位位置置处处相相对对地地球球静静止止，所所以以其其周周期期与与地地球球自自转转周周期期相相同同为为定定值值，且且该该位位置置只只能能位位于于赤赤道道上上空空，由由于于周周期期一一定定，由由万万有有引引力力可可知知卫卫星星的的轨轨道道半半径径一一定定，即即所所处处高高度度也也是是不不变变的的，且且运运行行速速度度均均相相同同，但但是是所所受受的的万万有有引引力力却与卫星的质量有关。故本题的正确选项为却与卫星的质量有关。故本题的正确选项为B。答案答案B【方法总结】【方法总结】求解人造卫星运动问题的技巧求解人造卫星运动问题的技巧(1)人人造造卫卫星星的的an、v、T由由地地球球的的质质量量M和和卫卫星星的的轨轨道道半半径径r决决定定，当当r确确定定后后，卫卫星星的的an、v、T便便确确定定了了，与与卫卫星星的的质质量量、形形状状等等因因素素无无关关，当当人人造造卫卫星星的的轨轨道道半半径径r发发生生变变化化时时，其其an、v、T都会随之改变。都会随之改变。(2)在在处处理理人人造造卫卫星星的的an、v、T与与半半径径r的的关关系系问问题题时时，常常用用公公式式“gR2GM”来来替替换换出出地地球球的的质质量量M，会会使使问问题题解解决决起起来来更更方便。方便。