高考物理二輪復(fù)習(xí)簡(jiǎn)易通 專題五 萬(wàn)有引力與天體運(yùn)動(dòng)課件

專題五萬(wàn)有引力與天體運(yùn)動(dòng)命題地區(qū)年份考查內(nèi)容及題號(hào)萬(wàn)有引力定律及應(yīng)用天體運(yùn)動(dòng)課標(biāo)全國(guó)2011T192012T212013T20()、T20()山東2011T172012T152013T20命題地區(qū)年份考查內(nèi)容及題號(hào)萬(wàn)有引力定律及應(yīng)用天體運(yùn)動(dòng)廣東2011T202012T212013T14江蘇2011T72012T82013T1安徽2011T222012T142013T17命題地區(qū)年份考查內(nèi)容及題號(hào)萬(wàn)有引力定律及應(yīng)用天體運(yùn)動(dòng)浙江2011T192012T152013T18福建2011T132012T162013T13海南2011T1220122013T5說(shuō)明：以下物理概念、規(guī)律的敘述中，在后面的()內(nèi)正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”1第一宇宙速度：v17.9 km/s，人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速度，叫做第一宇宙速度如果發(fā)射速度vv1，物體必然落回地面；如果v2vv1，物體能成為衛(wèi)星，但軌道不再是圓而是橢圓()2第二宇宙速度：v211.2 km/s，若物體只受萬(wàn)有引力作用，只要物體在地球表面具有足夠大的速度，就可以脫離地球的引力而飛離地球，這個(gè)速度叫做第二宇宙速度()3第三宇宙速度：v316.7 km/s，使物體掙脫太陽(yáng)引力束縛的最小發(fā)射速度()4同步衛(wèi)星：運(yùn)轉(zhuǎn)周期等于地球自轉(zhuǎn)周期，即T24 h，可位于地球上空任意高度和軌道上的衛(wèi)星()5開(kāi)普勒第一定律：所有的行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上()6開(kāi)普勒第二定律：行星與太陽(yáng)的連線在相同的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等()答案1.2.3.4.(訂正：周期T24 h，必須位于赤道正上方距地面高度h3.6104 km處與地球保持相對(duì)靜止的衛(wèi)星)5.6.7.8. 1行(衛(wèi))星在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)，如何分析其線速度變化？提示：以行(衛(wèi))星從近日(地)點(diǎn)向遠(yuǎn)日(地)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)為例有以下幾種方法分析線速度的變化(1)由開(kāi)普勒第二定律分析：即行(衛(wèi))星與中心天體的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等知速度逐漸減小(2)由萬(wàn)有引力做功情況和動(dòng)能定理分析知：引力做負(fù)功，行星或衛(wèi)星的動(dòng)能減小，速度減小(3)由機(jī)械能守恒定律分析知該過(guò)程勢(shì)能增大，動(dòng)能減小，速度減小陷阱：根據(jù)vr，認(rèn)為不變，來(lái)分析v的變化2如何計(jì)算天體的質(zhì)量？易錯(cuò)：不能用已知量表示天體的質(zhì)量3行星(或衛(wèi)星)繞恒星(或行星)的運(yùn)動(dòng)看作圓周運(yùn)動(dòng)，則繞天體運(yùn)動(dòng)的線速度、角速度、周期、加速度、動(dòng)能與其軌道半徑的關(guān)系是什么？提示：在天體運(yùn)動(dòng)中不管是行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)還是衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動(dòng)，它們做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力都由萬(wàn)有引力提供，據(jù)此可推導(dǎo)下列關(guān)系式：易失分：(1)選不出相應(yīng)的向心力表達(dá)式；(2)數(shù)學(xué)式運(yùn)算出現(xiàn)錯(cuò)誤4物體在赤道上隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力和衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)行所需的向心力都是由地球的萬(wàn)有引力提供的嗎？提示：位于赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力是由地球?qū)λ娜f(wàn)有引力的一個(gè)很小的分力提供的，而環(huán)繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星所需的向心力是由地球?qū)λ娜咳f(wàn)有引力提供的，既使物體和衛(wèi)星的質(zhì)量相同，兩個(gè)向心力的數(shù)值也不相等易錯(cuò)：向心力都等于萬(wàn)有引力5地球同步衛(wèi)星有哪些特點(diǎn)？提示：同步衛(wèi)星的特點(diǎn)有：軌道一定，軌道平面一定和赤道平面重合周期一定，T24 h.角速度一定，等于地球自轉(zhuǎn)的角速度向心加速度大小一定，a0.23 m/s2.距地面高度一定，h3.6104 km環(huán)繞運(yùn)行線速度大小一定，v3.1103 m/s誤區(qū)：(1)誤認(rèn)為同步衛(wèi)星可在任意緯度的軌道上(2)把周期T24 h軌道經(jīng)過(guò)極地上空的衛(wèi)星當(dāng)做同步衛(wèi)星6發(fā)射越高的衛(wèi)星其軌道環(huán)繞速度越小，是否能說(shuō)明衛(wèi)星發(fā)射越高越容易呢？請(qǐng)分析說(shuō)明易錯(cuò)：忽視衛(wèi)星引力勢(shì)能的變化和克服阻力做功，認(rèn)為發(fā)射越高越容易7如何實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的變軌？提示：衛(wèi)星的變軌問(wèn)題有以下兩種情況：(1)制動(dòng)變軌：衛(wèi)星的速率變小時(shí)，使得萬(wàn)有引力大于所需向心力，衛(wèi)星做向心運(yùn)動(dòng)，軌道半徑將變小，所以要使衛(wèi)星的軌道半徑減小，需開(kāi)動(dòng)反沖發(fā)動(dòng)機(jī)使衛(wèi)星做減速運(yùn)動(dòng)(2)加速變軌：衛(wèi)星的速率增大時(shí)，使得萬(wàn)有引力小于所需向心力，衛(wèi)星做離心運(yùn)動(dòng)，軌道半徑將變大，所以要使衛(wèi)星的軌道半徑變大，需開(kāi)動(dòng)反沖發(fā)動(dòng)機(jī)使衛(wèi)星做加速運(yùn)動(dòng)易錯(cuò)：飛船加速時(shí)可追上同一軌道上前方的物體(衛(wèi)星、飛船、空間站)8分析雙星系統(tǒng)中兩天體運(yùn)動(dòng)的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)提示：(1)相同點(diǎn)：繞兩天體中心連線的同一點(diǎn)做繞向相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)兩天體運(yùn)動(dòng)的角速度、周期相同它們做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小相同，均由兩者間的萬(wàn)有引力提供易混：把天體運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道半徑與兩天體間的距離混淆易錯(cuò)：找不出二者角速度相等的隱含條件9衛(wèi)星(或飛船)變軌前后動(dòng)能、勢(shì)能和機(jī)械能如何變化？易錯(cuò)：不能用功能關(guān)系分析勢(shì)能和機(jī)械能的變化.猜想一對(duì)萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用的考查命題依據(jù)：萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用一直是高考考查的重點(diǎn)，以選擇題的形式出現(xiàn)的幾率較大但近幾年，有些省份的計(jì)算題也常涉及該知識(shí)點(diǎn)，試題難度中等或中等偏上預(yù)計(jì)2014年高考中，該知識(shí)點(diǎn)仍是考查的熱點(diǎn)，可能結(jié)合最新的航天、宇宙探索來(lái)考查，也可能會(huì)結(jié)合雙星、三星、黑洞等天體模型來(lái)考查如下面設(shè)計(jì)的考題以我國(guó)宇航員登月考查為背景，從全新的角度來(lái)考查考生對(duì)萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用掌握的情況，具有較高的命中率試題設(shè)計(jì)1隨著我國(guó)登月計(jì)劃的實(shí)施，我國(guó)宇航員登上月球已不再是夢(mèng)想假如我國(guó)宇航員登上月球并在月球表面附近以初速度v0豎直向上拋出一個(gè)小球，經(jīng)時(shí)間t后回到出發(fā)點(diǎn)已知月球的半徑為R，引力常量為G，忽略月球表面的空氣阻力，則下列說(shuō)法正確的是()答案答案B猜想二對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的考查命題依據(jù)：天體運(yùn)動(dòng)是高考的必考內(nèi)容，為高頻考點(diǎn)，題型以選擇題為主由于衛(wèi)星、宇宙飛船和同步衛(wèi)星的發(fā)射以及新天體的發(fā)現(xiàn)等屬于世界各國(guó)都關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題，以這些科學(xué)成就為背景命題能夠很好地與該知識(shí)相聯(lián)系，同時(shí)能夠與動(dòng)力學(xué)、能量問(wèn)題緊密相結(jié)合，能夠考查學(xué)生的信息采集、建立模型、處理數(shù)據(jù)等多方面的能力，所以預(yù)計(jì)2014年高考仍不例外下面設(shè)計(jì)的考題以地月系統(tǒng)為背景涉及“第一拉格朗日點(diǎn)”，重點(diǎn)考查了天體圓周運(yùn)動(dòng)的各物理量間的關(guān)系試題設(shè)計(jì)2地月系統(tǒng)的“第一拉格朗日點(diǎn)”處于地月連線上偏向月球一側(cè)，是登月必經(jīng)之路，非常適合建設(shè)登月中轉(zhuǎn)和補(bǔ)給站我國(guó)的著名科學(xué)家錢學(xué)森就曾經(jīng)提出要加大對(duì)該點(diǎn)的關(guān)注力度，因?yàn)樗窈蟊貙⒊蔀椤疤崭咚俾贰钡倪B接點(diǎn)在該點(diǎn)，物體繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道周期與月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道周期相同，則物體的()圖圖1 A線速度大于月球的線速度B角速度大于月球的角速度C向心加速度大于月球的向心加速度D地球?qū)ξ矬w的引力大于月球?qū)ξ矬w的引力解析地球?qū)ξ矬w的引力(指向地心)和月球?qū)ξ矬w的引力(指向月心)的合力(指向地心)，提供物體繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，故地球?qū)ξ矬w的引力大于月球?qū)ξ矬w的引力，D項(xiàng)正確由于物體的周期與月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相同，故物體角速度等于月球的角速度，B項(xiàng)錯(cuò)由vr知物體的線速度小于月球的線速度，A項(xiàng)錯(cuò)由a2r知，物體的向心加速度小于月球的向心加速度，C項(xiàng)錯(cuò)答案D