高考物理一輪復(fù)習(xí) 第4章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力與航天 基礎(chǔ)課時(shí)11 萬有引力與航天課件.ppt

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基礎(chǔ)課時(shí)11萬有引力與航天 知識梳理 成正比 成反比 質(zhì)點(diǎn) 兩球心間 思考 觀察下面圖片 請回答 1 如果知道自己的重力 你能求出地球的質(zhì)量嗎 如果能 還需要知道哪些物理量 2 如何能測得地球的密度呢 知識點(diǎn)二 環(huán)繞速度1 第一宇宙速度又叫 2 第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星在 繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)具有的速度 3 第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的 速度 也是人造地球衛(wèi)星的 速度 4 第一宇宙速度的計(jì)算方法 環(huán)繞速度 地面附近 最大環(huán)繞 最小發(fā)射 思考 發(fā)射衛(wèi)星 要有足夠大的速度才行 請思考 1 不同星球的第一宇宙速度是否相同 如何計(jì)算第一宇宙速度 2 把衛(wèi)星發(fā)射到更高的軌道上需要的發(fā)射速度越大還是越小 知識點(diǎn)三 第二宇宙速度和第三宇宙速度1 第二宇宙速度 v2 km s 使物體掙脫 引力束縛 永遠(yuǎn)離開地球的最小發(fā)射速度 2 第三宇宙速度 v3 km s 使物體掙脫 引力束縛 飛到太陽系外的最小發(fā)射速度 知識點(diǎn)四 經(jīng)典時(shí)空觀和相對論時(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 而改變的 2 在經(jīng)典力學(xué)中 同一物理過程發(fā)生的位移和對應(yīng)時(shí)間的測量結(jié)果在不同的參考系中是 的 11 2 地球 16 7 太陽 運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 相同 不變 不同 不同 增大 診斷自測 答案C 答案CD 3 多選 關(guān)于人造地球衛(wèi)星的說法正確的是 A 衛(wèi)星運(yùn)行的軌道半徑變大 其周期變小B 同步衛(wèi)星只能在距離地面一定高度的赤道上空運(yùn)行C 人造衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行時(shí)處于完全失重狀態(tài)D 所有人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行速度都大于第一宇宙速度 答案BC 4 2015 福建理綜 14 如圖1 若兩顆人造衛(wèi)星a和b均繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng) a b到地心O的距離分別為r1 r2 線速度大小分別為v1 v2 則 圖1 答案A 5 如圖2所示是在同一軌道平面上的三顆不同的人造地球衛(wèi)星 關(guān)于各物理量的關(guān)系 下列說法正確的是 圖2A 線速度vA vB vCB 萬有引力FA FB FCC 角速度 A B CD 向心加速度aA aB aC 答案C 例1 多選 2015 新課標(biāo)全國卷 21 我國發(fā)射的 嫦娥三號 登月探測器靠近月球后 先在月球表面附近的近似圓軌道上繞月運(yùn)行 然后經(jīng)過一系列過程 在離月面4m高處做一次懸停 可認(rèn)為是相對于月球靜止 最后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī) 探測器自由下落 已知探測器的質(zhì)量約為1 3 103kg 地球質(zhì)量約為月球的81倍 地球半徑約為月球的3 7倍 地球表面的重力加速度大小約為9 8m s2 則此探測器 A 在著陸前的瞬間 速度大小約為8 9m sB 懸停時(shí)受到的反沖作用力約為2 103NC 從離開近月圓軌道到著陸這段時(shí)間內(nèi) 機(jī)械能守恒D 在近月圓軌道上運(yùn)行的線速度小于人造衛(wèi)星在近地圓軌道上運(yùn)行的線速度 答案BD 方法提煉地球表面的物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的遷移應(yīng)用在地球上所有只在重力作用下的運(yùn)動(dòng)形式 如自由落體運(yùn)動(dòng) 豎直上拋運(yùn)動(dòng) 平拋運(yùn)動(dòng) 斜拋運(yùn)動(dòng)等 其運(yùn)動(dòng)規(guī)律和研究方法同樣適用于在其他星球表面的同類運(yùn)動(dòng)的分析 只是當(dāng)?shù)刂亓铀俣热≈挡煌?變式訓(xùn)練 1 有一星球的密度跟地球密度相同 但它表面處的重力加速度是地球表面處重力加速度的4倍 則該星球的質(zhì)量將是地球質(zhì)量的 忽略其自轉(zhuǎn)影響 答案D 答案B 方法提煉中心天體質(zhì)量和密度常用的估算方法 變式訓(xùn)練 2 多選 2016 山西大學(xué)附中月考 已知下面的哪組數(shù)據(jù) 可以算出地球的質(zhì)量M 已知引力常量G A 地球繞太陽運(yùn)行的周期T1及地球到太陽中心的距離R1B 月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期T2及月球到地球中心的距離R2C 地球繞太陽運(yùn)行的速度v3及地球到太陽中心的距離R3D 人造衛(wèi)星在地面附近的運(yùn)行速度v4和運(yùn)行周期T4 答案BD 考點(diǎn)三衛(wèi)星的運(yùn)行規(guī)律1 衛(wèi)星的軌道 1 赤道軌道 衛(wèi)星的軌道在赤道平面內(nèi) 同步衛(wèi)星就是其中的一種 2 極地軌道 衛(wèi)星的軌道過南北兩極 即在垂直于赤道的平面內(nèi) 如極地氣象衛(wèi)星 3 其他軌道 除以上兩種軌道外的衛(wèi)星軌道 且軌道平面一定通過地球的球心 2 衛(wèi)星的線速度 角速度 周期與軌道半徑的關(guān)系 r R地 h 3 同步衛(wèi)星的六個(gè) 一定 例3 2015 四川理綜 5 登上火星是人類的夢想 嫦娥之父 歐陽自遠(yuǎn)透露 中國計(jì)劃于2020年登陸火星 地球和火星公轉(zhuǎn)視為勻速圓周運(yùn)動(dòng) 忽略行星自轉(zhuǎn)影響 根據(jù)下表 火星和地球相比 A 火星的公轉(zhuǎn)周期較小B 火星做圓周運(yùn)動(dòng)的加速度較小C 火星表面的重力加速度較大D 火星的第一宇宙速度較大 答案B 變式訓(xùn)練 3 2014 天津理綜 3 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 答案A 考點(diǎn)四多星模型 例4 2015年4月 科學(xué)家通過歐航局天文望遠(yuǎn)鏡在一個(gè)河外星系中 發(fā)現(xiàn)了一對相互環(huán)繞旋轉(zhuǎn)的超大質(zhì)量雙黑洞系統(tǒng) 如圖3所示 這也是天文學(xué)家首次在正常星系中發(fā)現(xiàn)超大質(zhì)量雙黑洞 這對驗(yàn)證宇宙學(xué)與星系演化模型 廣義相對論在極端條件下的適應(yīng)性等都具有十分重要的意義 我國今年底也將發(fā)射全球功能最強(qiáng)的暗物質(zhì)探測衛(wèi)星 若圖中雙黑洞的質(zhì)量分別為M1和M2 它們以兩者連線上的某一點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 根據(jù)所學(xué)知識 下列選項(xiàng)正確的是 圖3 A 雙黑洞的角速度之比 1 2 M2 M1B 雙黑洞的軌道半徑之比r1 r2 M2 M1C 雙黑洞的線速度之比v1 v2 M1 M2D 雙黑洞的向心加速度之比a1 a2 M1 M2 答案B 答案C 反思總結(jié)解決雙星 多星問題 緊抓四點(diǎn) 1 雙星或多星的特點(diǎn) 規(guī)律 確定系統(tǒng)的中心以及運(yùn)動(dòng)的軌道半徑 2 星體的向心力由其他天體的萬有引力的合力提供 3 星體的角速度相等 4 星體的軌道半徑不是天體間的距離 要利用幾何知識 尋找兩者之間的關(guān)系 正確計(jì)算萬有引力和向心力 變式訓(xùn)練 4 雙星模型 多選 宇宙中 兩顆靠得比較近的恒星 只受到彼此之間的萬有引力作用相互繞轉(zhuǎn) 稱之為雙星系統(tǒng) 在浩瀚的銀河系中 多數(shù)恒星都是雙星系統(tǒng) 設(shè)某雙星系統(tǒng)A B繞其連線上的O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 如圖4所示 若AO OB 則 圖4A 星球A的質(zhì)量一定大于星球B的質(zhì)量B 星球A的線速度一定大于星球B的線速度C 雙星間距離一定 雙星的質(zhì)量越大 其轉(zhuǎn)動(dòng)周期越大D 雙星的質(zhì)量一定 雙星之間的距離越大 其轉(zhuǎn)動(dòng)周期越大 答案BD 5 三星模型 2015 安徽理綜 24 由三顆星體構(gòu)成的系統(tǒng) 忽略其它星體對它們的作用 存在著一種運(yùn)動(dòng)形式 三顆星體在相互之間的萬有引力作用下 分別位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上 繞某一共同的圓心O在三角形所在的平面內(nèi)做相同角速度的圓周運(yùn)動(dòng) 圖示為A B C三顆星體質(zhì)量不相同時(shí)的一般情況 若A星體質(zhì)量為2m B C兩星體的質(zhì)量均為m 三角形的邊長為a 求 圖5 1 A星體所受合力大小FA 2 B星體所受合力大小FB 3 C星體的軌道半徑RC 4 三星體做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T 1 多選 中國首位 太空教師 王亞平在天宮一號太空艙內(nèi)做了如下兩個(gè)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)一 將用細(xì)線懸掛的小球由靜止釋放 小球呈懸浮狀 實(shí)驗(yàn)二 拉緊細(xì)線給小球一個(gè)垂直于線的速度 小球以懸點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 如圖6所示 設(shè)線長為L 小球的質(zhì)量為m 小球做圓周運(yùn)動(dòng)的速度為v 已知地球?qū)π∏虻囊s是地面重力mg的0 9 則在兩次實(shí)驗(yàn)中 線對小球拉力大小是 圖6 答案AD 2 2015 重慶理綜 2 宇航員王亞平在 天宮1號 飛船內(nèi)進(jìn)行了我國首次太空授課 演示了一些完全失重狀態(tài)下的物理現(xiàn)象 若飛船質(zhì)量為m 距地面高度為h 地球質(zhì)量為M 半徑為R 引力常量為G 則飛船所在處的重力加速度大小為 答案B 3 對于環(huán)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星來說 它們繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期會(huì)隨著軌道半徑的變化而變化 某同學(xué)根據(jù)測得的不同衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r與周期T關(guān)系作出如圖7所示圖象 則可求得地球質(zhì)量為 已知引力常量為G 圖7 答案A 4 2015 山東理綜 15 如圖8 拉格朗日點(diǎn)L1位于地球和月球連線上 處在該點(diǎn)的物體在地球和月球引力的共同作用下 可與月球一起以相同的周期繞地球運(yùn)動(dòng) 據(jù)此 科學(xué)家設(shè)想在拉格朗日點(diǎn)L1建立空間站 使其與月球同周期繞地球運(yùn)動(dòng) 以a1 a2分別表示該空間站和月球向心加速度的大小 a3表示地球同步衛(wèi)星向心加速度的大小 以下判斷正確的是 圖8A a2 a3 a1B a2 a1 a3C a3 a1 a2D a3 a2 a1 答案D 答案C