（江浙選考1）2020版高考物理總復習 第六章 萬有引力與航天 第13講 萬有引力 天體運動課件.ppt

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1、第13講萬有引力天體運動,考點一,考點二,考點三,考點四,開普勒行星運動定律 核心知識整合 一、開普勒行星運動定律內(nèi)容 1.第一定律:所有行星繞太陽運動的軌道都是,太陽處在這些橢圓的一個上。 2.第二定律:對任意一個行星來說,它與太陽的連線在__________內(nèi)掃過的面積。 3.第三定律:所有行星的軌道的的三次方跟它的 的二次方的比值都。其表達式為 ,其中a是橢圓軌道的半長軸,T是行星繞太陽公轉的周期,k是一個對所有行星都相同的常量。,橢圓,焦點,相等的時間,相等,半長軸,公轉周期,相等,考點一,考點二,考點三,考點四,二、注意事項,考點一,考點二,考點三,考點四,關鍵能力提升 命題點一

2、開普勒行星運動定律 【例1】 關于行星運動的規(guī)律,下列說法符合史實的是 () A.開普勒在牛頓定律的基礎上,導出了行星運動的規(guī)律 B.開普勒在天文觀測數(shù)據(jù)的基礎上,總結出了行星運動的規(guī)律 C.開普勒總結出了行星運動的規(guī)律,找出了行星按照這些規(guī)律運動的原因 D.開普勒總結出了行星運動的規(guī)律,發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律,答案,解析,考點一,考點二,考點三,考點四,【例2】 關于行星的運動,下列說法錯誤的是() A.關于行星的運動,早期有“地心說”與“日心說”之爭,而“地心說”容易被人們所接受的原因之一是由于相對運動使得人們觀察到太陽東升西落 B.所有行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓,且近地點速度小,遠地點速

3、度大 C.開普勒第三定律 ,式中k的值僅與中心天體的質量有關 D.開普勒三定律也適用于其他星系的行星運動,答案,解析,考點一,考點二,考點三,考點四,命題點二利用開普勒行星運動定律計算相關問題 【例3】 (2018年3月浙江稽陽聯(lián)誼學校高三第二學期選考聯(lián)考)2018年2月6日,馬斯克的SpaceX“獵鷹”重型火箭將一輛櫻紅色特斯拉跑車發(fā)射到太空。如圖甲是特斯拉跑車和Starman(宇航員模型)的最后一張照片,它們正在遠離地球,處于一個環(huán)繞太陽的橢圓形軌道(如圖乙)。遠太陽點距離太陽大約為3.9億公里,地球和太陽之間的平均距離約為1.5億公里。試計算特斯拉跑車的環(huán)繞運動周期(可能用到的數(shù)據(jù):

4、 ),考點一,考點二,考點三,考點四,A.約18個月B.約29個月 C.約36個月D.約40個月,答案,解析,考點一,考點二,考點三,考點四,【例4】 如圖所示,圓軌道與橢圓軌道相切于A點,B點是橢圓軌道的遠地點。人造地球衛(wèi)星在圓軌道上運行的速率為v1,在橢圓軌道上運行經(jīng)過B點時速率為v2,在圓軌道上運行的加速度大小為a1,在橢圓軌道上A點的加速度大小為a2,則() A.v1=v2B.v1

5、力的大小與物體的質量m1和m2的乘積成,與它們之間距離r的二次方成。,3.適用條件 (1)公式適用于間的相互作用。當兩個物體間的距離遠大于物體本身的大小時,物體可視為質點。 (2)質量分布均勻的球體可視為質點,r是的距離。,正比,反比,質點,兩球心間,考點一,考點二,考點三,考點四,命題點萬有引力定律的理解 【例5】 關于萬有引力公式 ,以下說法正確的是() A.公式只適用于星球之間的引力計算,不適用于質量較小的物體 B.當兩物體間的距離趨近于0時,萬有引力趨近于無窮大 C.兩物體間的萬有引力也符合牛頓第三定律 D.公式中引力常量G的值是牛頓規(guī)定的,答案,解析,考點一,考點二,考點三,

6、考點四,答案,解析,考點一,考點二,考點三,考點四,考點一,考點二,考點三,考點四,考點三萬有引力定律的應用 核心知識整合 1.解決天體(衛(wèi)星)運動問題的基本思路,考點一,考點二,考點三,考點四,考點一,考點二,考點三,考點四,越小,越小,越大,越小,考點一,考點二,考點三,考點四,命題點一質量和密度問題 【例7】 若有一星球密度與地球密度相同,此星球半徑是地球半徑的2倍,則星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的(),答案,解析,考點一,考點二,考點三,考點四,考點一,考點二,考點三,考點四,命題點二黃金代換公式 【例8】 若宇航員在月球表面附近自高h處以初速度v0水平拋出一個小球,測出小

7、球的水平射程為L。已知月球半徑為R,萬有引力常量為G。則下列說法正確的是(),答案,解析,考點一,考點二,考點三,考點四,考點一,考點二,考點三,考點四,考點四宇宙航行 核心知識整合 1.三個宇宙速度 (1)第一宇宙速度:v1= km/s,衛(wèi)星在繞地球做勻速圓周運動的速度,又稱環(huán)繞速度。 (2)第二宇宙速度:v2= km/s,使衛(wèi)星掙脫引力束縛的最小地面發(fā)射速度,又稱脫離速度。 (3)第三宇宙速度:v3= km/s,使衛(wèi)星掙脫引力束縛的地面發(fā)射速度,也叫逃逸速度。,7.9,地球表面附近,11.2,地球,16.7,太陽,最小,考點一,考點二,考點三,考點四,考點一,考點二,考點三,考點四,3.宇

8、宙速度與運動軌跡的關系 (1)v發(fā)= km/s時,衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動。 (2)7.9 km/s

9、時準確判明導彈并發(fā)出警報。根據(jù)上述材料,以下選項正確的是() A.預警衛(wèi)星在地球靜止衛(wèi)星軌道上運行時,不可能會經(jīng)過臺州正上方 B.預警衛(wèi)星在地球靜止衛(wèi)星軌道上運行時,它的運行速度大于7.9 km/s C.靜止軌道上的預警衛(wèi)星的加速度小于月球的加速度 D.如果長期不維護,預警衛(wèi)星有可能會脫離地球,飛向茫茫宇宙,答案,解析,考點一,考點二,考點三,考點四,方法技巧1.地球同步衛(wèi)星是指隨著地球自轉(相對于地面靜止),與地球做同步勻速轉動的衛(wèi)星。 2.同步衛(wèi)星的六個“一定”,考點一,考點二,考點三,考點四,命題點二變軌問題 【例10】 (2018浙江臺州中學統(tǒng)練)2017年6月19日,我國在西昌衛(wèi)星發(fā)

10、射中心發(fā)射“中星9A”廣播電視直播衛(wèi)星,按預定計劃,“中星9A”應該首先被送入近地點約為200 km,遠地點約為3.6104 km的轉移軌道(橢圓),然后通過在遠地點變軌,最終進入地球同步軌道(圓形)。但是由于火箭故障,衛(wèi)星實際入軌后初始軌道遠地點只有1.6104 km?？萍既藛T沒有放棄,通過精心操作,利用衛(wèi)星自帶燃料在近地點點火,盡量抬高遠地點的高度,經(jīng)過10次軌道調(diào)整,終于在7月5日成功定點于預定軌道。下列說法正確的是(),考點一,考點二,考點三,考點四,A.“中星9A”發(fā)射失利原因可能是發(fā)射速度沒有達到7.9 km/s B.衛(wèi)星在軌道經(jīng)過Q點時和在軌道經(jīng)過Q點時速度相同 C.衛(wèi)星在軌道經(jīng)

11、過Q點加速度大于它經(jīng)過P點時加速度 D.衛(wèi)星從軌道的P點進入軌道后機械能增加,答案,解析,考點一,考點二,考點三,考點四,方法技巧1.衛(wèi)星發(fā)射及變軌過程概述 人造衛(wèi)星的發(fā)射過程要經(jīng)過多次變軌方可到達預定軌道,如圖所示。 (1)為了節(jié)省能量,在赤道上順著地球自轉方向發(fā)射衛(wèi)星到圓軌道上。 (2)在A點點火加速,由于速度變大,萬有引力不足以提供向心力,衛(wèi)星做離心運動進入橢圓軌道。 (3)在B點(遠地點)再次點火加速進入圓形軌道。,考點一,考點二,考點三,考點四,2.三個運行物理量的大小比較 (1)速度:設衛(wèi)星在圓軌道和上運行時的速率分別為v1、v3,在軌道上過A點和B點速率分別為vA、vB。在A點

12、加速,則vAv1,在B點加速,則v3vB,又因v1v3,故有vAv1v3vB。 (2)加速度:因為在A點,衛(wèi)星只受到萬有引力作用,故不論從軌道還是軌道上經(jīng)過A點,衛(wèi)星的加速度都相同,同理,經(jīng)過B點加速度也相同。 (3)周期:設衛(wèi)星在、、軌道上運行周期分別為T1、T2、T3,軌道半徑分別為r1、r2(半長軸)、r3,由開普勒第三定律 可知T1

13、運動,如圖所示。若AOOB,則() A.星球A的質量一定不大于星球B的質量 B.星球A的線速度一定小于星球B的線速度 C.雙星間距離一定,雙星的總質量越大,其轉動周期越大 D.雙星的質量一定,雙星之間的距離越大,其轉動周期越大 思路點撥雙星靠相互間的萬有引力提供向心力,具有相同的角速度,根據(jù)向心力公式判斷質量關系,根據(jù)v=r判斷線速度關系。根據(jù)萬有引力提供向心力公式得出周期與總質量、距離之間的關系式,然后判斷即可。,答案,解析,1,2,3,4,5,1.(2018浙江綠色評價聯(lián)盟)2016年10月19日凌晨,“神舟十一號”飛船與“天宮二號”自動交會對接成功。此次交會對接與過去不同,過去“神舟十號

14、”與“天宮一號”對接時,軌道高度是343公里,而“神舟十一號”和“天宮二號”對接時的軌道高度是393公里,比過去高了50公里。若天宮空間站與飛船組合體在對接高度繞地球運行,則“天宮一號”與“天宮二號”相比,下列說法正確的是() A.“天宮一號”受到地球的引力較大 B.“天宮一號”發(fā)射的速度較大 C.“天宮二號”運行的速度較大 D.“天宮二號”運動行的周期較長,答案,解析,1,2,3,4,5,2.(多選)如圖所示,B為繞地球沿橢圓軌道運行的衛(wèi)星,橢圓的半長軸為a,運行周期為TB;C為繞地球沿圓周運動的衛(wèi)星,圓周的半徑為r,運行周期為TC。下列說法或關系式中正確的是(),答案,解析,1,2,3,4

15、,5,3.(2018浙江11月選考)20世紀人類最偉大的創(chuàng)舉之一是開拓了太空的全新領域。現(xiàn)有一艘遠離星球在太空中直線飛行的宇宙飛船,為了測量自身質量,啟動推進器,測出飛船在短時間t內(nèi)速度的改變?yōu)関,和飛船受到的推力F(其他星球對它的引力可忽略)。飛船在某次航行中,當它飛近一個孤立的星球時,飛船能以速度v,在離星球的較高軌道上繞星球做周期為T的勻速圓周運動。已知星球的半徑為R,引力常量用G表示。則宇宙飛船和星球的質量分別是(),答案,解析,1,2,3,4,5,4.有a、b、c、d四顆地球衛(wèi)星,a還未發(fā)射,在地球赤道上隨地球表面一起轉動,b在近地軌道做勻速圓周運動,c是地球同步衛(wèi)星,d是高空探測衛(wèi)

16、星,各衛(wèi)星排列位置如圖。關于這四顆衛(wèi)星,下列說法正確的是() A.a的向心加速度等于重力加速度g B.c在4 h內(nèi)轉過的圓心角是 C.在相同時間內(nèi),這四個衛(wèi)星中b轉過的弧長最長 D.d的圓周運動周期有可能是20 h,C,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,5.(2018浙江金華十校期末)2020年前我國將發(fā)射8顆海洋系列衛(wèi)星,包括2顆海洋動力環(huán)境衛(wèi)星和2顆海陸雷達衛(wèi)星,以加強對黃巖島、釣魚島及西沙群島全部島嶼附近海域的監(jiān)測。假設海陸雷達衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的軌道半徑是海洋動力環(huán)境衛(wèi)星的n倍,則() A.海陸雷達衛(wèi)星的運行速度是海洋動力環(huán)境衛(wèi)星的n倍 B.海陸雷達衛(wèi)星的角速度是海洋動力環(huán)境衛(wèi)星的n倍,答案,解析,