高考物理总复习 第4章 曲线运动 万有引力与航天第3课时万有引力与航天课件1

1、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)日心说：地球是绕太阳旋转的普通星体，月球是绕日心说：地球是绕太阳旋转的普通星体，月球是绕_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)所有的行星围绕太阳运动的轨道都是所有的行星围绕太阳运动的轨道都是_，太阳处在所有椭，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。这就是开普勒第一定

2、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)对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内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)所有行星轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值所有行星轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值_。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.内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们内容：自然界中任何两

3、个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量的连线上，引力的大小与物体的质量m1和和m2的乘积的乘积_，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)公式适用于公式适用于_间的相互作用。当两个物体间的距离远远间的相互作用。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。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

4、点万有引力定律的两个易混点(1)任何两个物体之间都存在万有引力，不是只有天体之间才任何两个物体之间都存在万有引力，不是只有天体之间才存在。存在。(2)万有引力定律适用于质点间和相互作用，当物体间距离趋万有引力定律适用于质点间和相互作用，当物体间距离趋近于零时，并非万有引力趋向于无穷大。近于零时，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.在讨论地球潮汐成因时，地球绕太阳运行轨道与月球绕地球运在讨论地球潮汐成因时，地球绕太阳运行轨道与月球绕地球运行轨道可视为圆轨道。已知太阳质量约为月球质量的行轨道可视为圆轨道。已知太阳质量约为月球质量的2.7107倍，倍，地球绕

5、太阳运行的轨道半径约为月球绕地球运行的轨道半径的地球绕太阳运行的轨道半径约为月球绕地球运行的轨道半径的400倍。关于太阳和月球对地球上相同质量海水的引力，以下说倍。关于太阳和月球对地球上相同质量海水的引力，以下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

6、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.建模法建模法解析卡文迪许测量引力常量的扭秤实验采用了微量放大的思解析卡文迪许测量引力常量的扭秤实验采用了微量放大的思想方法，正确选项为想方法，正确选项为b。答案答案b4.(2016温州十校期中温州十校期中)一名宇航员来到一个星球上，如果该星球一名宇航员来到一个星球上，如果该星球的质量是地球质量的两倍，它的直径是地球直径的一半，那么的质量是地球质量的两倍，它的直径是地球直径的一半，那么这名宇航员在该星球上所受的万有引力大小是他在地球上所受这名宇航员在该星球上所受

7、的万有引力大小是他在地球上所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)第一宇宙速度是人造地球卫星在第一宇宙速度是人造地球卫星在_环绕地球做匀速环绕地球做匀速圆周运动时具有的速度。圆周运动时具有的速度。(3)第一宇宙速度是人造卫星的第一宇宙速度是人造卫星的_速度，也是人造地球速度，也是人造地球卫星的卫星的_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

8、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

9、的。的条件下是统一的。2.经典力学认为位移和时间的测量与参考系经典力学认为位移和时间的测量与参考系_，相对论认为，相对论认为，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.经典力学的适用范围：只适用于经典力学的适用范围：只适用于_运动，不适用于运动，不适用于高速高速运动；运动；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.当物体的运动速度当物体的运动速度_光速光速c(3108 m/s)时，相对论物理学与时，相对论物理学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

10、别【过关演练】【过关演练】1.(201610月浙江学考月浙江学考)如图所示，如图所示，“天宫二号天宫二号”在距离地面在距离地面393 km的近圆轨道运行。已知万有引力常量的近圆轨道运行。已知万有引力常量g6.671011 nm2/kg2，地球质量地球质量m6.01024 kg，地球半径，地球半径r6.4103 km。由以上数。由以上数据可估算据可估算()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浙江浙江9月学考测试月学考测试)某行星有甲、乙两颗卫

11、星，它们的轨某行星有甲、乙两颗卫星，它们的轨道均为圆形，甲的轨道半径为道均为圆形，甲的轨道半径为r1，乙的轨道半径为，乙的轨道半径为r2，r2r1。根据以上信息可知根据以上信息可知()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析根据卫星模型，离地面越近，向心加速度、线速度、角解析根据卫星模型，离地面越近，向心加速度、线速度、角速度越大，周期越小，速度越大，周期越小，b错，错，c对；卫星质量不能比较，对；卫星质量不能比较，a错；错

12、；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是在地球大气层外的圆形轨道上运行的四颗是在地球大气层外的圆形轨道上运行的四颗人造卫星。其中人造卫星。其中a、c的轨道相交于的轨道相交于p，b、d在同一个圆轨道上，在同一个圆轨道上，b、c轨道在同一平面上。某时刻四颗卫星的运行方向及位置如轨道在同一平面上。某时刻四颗卫星的运行方向及位置如图所示。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

13、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)线速度线速度7.9 km/s是所有地球卫星的最大环绕速度，而周期是所有地球卫星的最大环绕速度，而周期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)所有地球卫星，稳定运行时，其轨道平面一定过地球的所有地球卫星，稳定运行时，其轨道平面一定过地球的球心。球心。2.近地卫星特点近地卫星

14、特点近地卫星具有所有卫星当中线速度最大，角速度最大，向心近地卫星具有所有卫星当中线速度最大，角速度最大，向心加速度最大，周期最小的特点。加速度最大，周期最小的特点。【例【例2】 (2016浙江名校协作体模拟浙江名校协作体模拟)我国首颗量子科学实验卫星我国首颗量子科学实验卫星“墨子墨子”已于酒泉成功发射，将在世界上首次实现卫星和地面已于酒泉成功发射，将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信。之间的量子通信。“墨子墨子”由火箭发射至高度为由火箭发射至高度为500千米的预定千米的预定圆形轨道。此前圆形轨道。此前6月在西昌卫星发射中心成功发射了第二十三颗月在西昌卫星发射中心成功发射了第二十三颗北斗导

15、航卫星北斗导航卫星g7。g7属地球静止轨道卫星属地球静止轨道卫星(高度约为高度约为36 000千千米米)，它将使北斗系统的可靠性进一步提高。关于卫星以下说法，它将使北斗系统的可靠性进一步提高。关于卫星以下说法中正确的是中正确的是()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

16、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，“神舟十号神舟十号”飞船在酒泉卫星发射中飞船在酒泉卫星发射中心发射升空，航天员王亚平进行了首次太空授课。在飞船进入心发射升空，航天员王亚平进行了首次太空授课。在飞船进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

17、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浙江浙江10月选考月选考)2015年年9月月20日，我国成功发射搭载日，我国成功发射搭载20颗颗小卫星的小卫星的“长征长征”六号火箭。在多星分离时，小卫星分别在高六号火箭。在多星分离时，小卫星分别在高度不同的三层轨道被依次释放。假设释放后的小卫星均做匀速度不同的三层轨道被依次释放。假设释放后的小卫星均做匀速圆周运动，则下列说法中，正确的是圆周运动，则下列说法中，正确的是()a.20

18、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温州十校期中温州十校期中)2010年年1月月17日，我国成功发射北斗日，我国成功发射北斗compassg1地球同步卫星地球同步卫星(绕地球运行的角速度与地球自转绕地球运行的角速度与地球自转角速度相同角速度相同)。据了解这已是北斗卫星导航系统发射的第三颗地。据了解这已是北斗卫星导航系统发射的第三颗地球同步卫星。则对于这三颗已发射的同步卫星，下列说法中正球同步卫星。则对于这三颗已发射的同步卫星，下列说法中正确的是确的是()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