高中物理必修二4-3万有引力定律与天体运动.ppt

第3讲 万有引力定律与天体运动,万有引力定律及其应用 (考纲要求),成正比,成反比,3适用条件 (1)公式适用于 间的相互作用当两个物体间的距离远远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，r是 的距离.,质点,两球心间,【思维驱动】 (单选)关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是 ( ) A第一宇宙速度又叫脱离速度 B第一宇宙速度又叫环绕速度 C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 解析 由于对第一宇宙速度与环绕速度两个概念识记不准，造成误解，其实第一宇宙速度是指最大的环绕速度 答案 B,环绕速度 (考纲要求),最大环绕,最小发射,【思维驱动】 (多选)如图4-3-1所示是牛顿研究抛体运动时绘制的一幅草图，以不同速度抛出的物体分别沿a、b、c、d轨迹运动，其中a是一段曲线，b是贴近地球表面的圆，c是椭圆，d是双曲线的一部分已知引力常量为G、地球质量为M、半径为R、地球附近的重力加速度为g.以下说法中正确的是 ( ),第二宇宙速度和第三宇宙速度 (考纲要求),图4-3-1,【知识存盘】 1第二宇宙速度(脱离速度)：v2 km/s，使物体挣 脱 引力束缚的最小发射速度 2第三宇宙速度(逃逸速度)：v3 km/s，使物体挣脱 引力束缚的最小发射速度 特别提醒 (1)两种周期自转周期和公转周期的不同 (2)两种速度环绕速度与发射速度的不同，最大的环绕速度等于最小的发射速度 (3)两个半径天体半径R和卫星轨道半径r不同.,11.2,16.7,地球,太阳,经典时空观和相对论时空观 (考纲要求),C当物体以较小速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动 D通常由于物体的运动速度太小，故质量的变化引不起我们的感觉在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化 解析 公式中的m0是物体静止时的质量，m是物体以速度v运动时的质量，故A错误；由公式可知，只有当v接近光速时，物体的质量变化才明显，一般情况下物体的质量变化十分微小，故经典力学仍然适用，B错误，C、D正确 答案 CD,【知识存盘】 1经典时空观 (1)在经典力学中，物体的质量是不随 而改变的 (2)在经典力学中，同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是 的,运动状态,相同,增大,不同,3狭义相对论的两条基本假设 (1)相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是 的 (2)光速不变原理：不管在哪个惯性系中，测得的真空中的光速都是 的,不同,不变,备课札记,考点二 对宇宙速度的理解及计算 【典例2】 (单选)我国在西昌卫星发射中心，将巴基斯坦通信卫星1R(Paksat1R)成功送入地球同步轨道，发射任务获得圆满成功关于成功定点后的“1R”卫星，下列说法正确的是 ( ) A运行速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度 B离地面的高度一定，相对地面保持静止 C绕地球运行的周期比月球绕地球运行的周期大 D向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等,解析 人造地球卫星(包括地球同步卫星)的发射速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，而其运行速度小于第一宇宙速度，选项A错误；地球同步卫星在赤道上空相对地面静止，并且距地面的高度一定，大约是3.6104 km，选项B正确；地球同步卫星绕地球运动的周期与地球自转周期相同，即T24 h，而月球绕地球运行的周期大约是27天，选项C错误；地球同步卫星与静止在赤道上物体的运行周期相同，角速度也相同，根据公式a2r可知，运行半径大的向心加速度大，所以地球同步卫星的向心加速度大于静止在赤道上物体的向心加速度，选项D错误 答案 B,3卫星的可能轨道(如图4-3-2所示) 卫星的轨道平面一定过地球的地心,图4-3-2,备课札记,考点三 天体运动中的基本参量的求解及比较 【典例3】 (2012广东卷，21)(多选)如图4-3-3所示，飞船从轨道1变轨至轨道2.若飞船在两轨道上都做匀速圆周运动，不考虑质量变化，相对于在轨道1上，飞船在轨道2上的 ( ) A动能大 B向心加速度大 C运行周期长 D角速度小,图4-3-3,图4-3-4,疑难突破2 卫星的运行问题,难点2 近地卫星、赤道上物体及同步卫星的运行问题 近地卫星、同步卫星和赤道上随地球自转的物体三种匀速圆周运动的异同： 1轨道半径：r同r近r物 2运行周期：T同T物T近 3向心加速度：a近a同a物,典例1 (多选)航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点从圆形轨道进入椭圆轨道，B为轨道上的与地球相切的一点，如图4-3-5所示关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有 ( ) A在轨道上经过A的速度小于经过B的速度 B在轨道上经过A的动能小于在轨道上经过A的动能 C在轨道上运动的周期小于 在轨道上运动的周期 D在轨道上经过A的加速度 小于在轨道上经过A的加速度,图4-3-5,典例2 (2012泰安模拟)(多选)如图4-3-6所示，a为地球赤道上的物体，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，c为地球同步卫星关于a、b、c做匀速圆周运动的说法中正确的是 ( ),图4-3-6,A地球对b、c两星的万有引力提供了向心力，因此只有a受重力，b、c两星不受重力 B周期关系为TaTcTb C线速度的大小关系为vaabac,2(2012安徽卷，14)(单选)我国发射的“天宫一号”和“神舟八号”在对接前，“天宫一号”的运行轨道高度为350 km，“神舟八号”的运行轨道高度为34-3- km.它们的运行轨道均视为圆周，则 ( ) A“天宫一号”比“神舟八号”速度大 B“天宫一号”比“神舟八号”周期长 C“天宫一号”比“神舟八号”角速度大 D“天宫一号”比“神舟八号”加速度大,3(多选)飞船绕地球做匀速圆周运动，已知飞船距地面的高度为h，地球半径为R，地面处的重力加速度为g，仅利用上述条件能求出的是 ( ) A飞船做匀速圆周运动的加速度 B飞船的运动周期 C飞船的动能 D飞船受到的地球的引力,A0.4 km/s B1.8 km/s C11.2 km/s D16.7 km/s,答案 B,三、双星及卫星的变轨问题 6(单选)经长期观测，人们在宇宙中已经发现了“双星系统”，“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成，每个