高考总复习物理课件必修2第5章第4讲万有引力与航天

1、第第4讲万有引力与航天讲万有引力与航天本节目录本节目录基础再现对点自测基础再现对点自测知能演练轻巧夺冠知能演练轻巧夺冠考点探究讲练互动考点探究讲练互动技法提炼思维升华技法提炼思维升华要点透析直击高考要点透析直击高考目录目录基础再现对点自测基础再现对点自测知识清单知识清单一、开普勒行星运动定律一、开普勒行星运动定律目录目录二、万有引力定律二、万有引力定律1内容：内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m1和和m2的乘积的乘积成成_，与它们之间距离，与它们之间距离r的二次方

2、成的二次方成_正比正比反比反比目录目录质点质点远大于远大于两球心两球心质点质点目录目录三、三种宇宙速度三、三种宇宙速度特别提示：特别提示：三种宇宙速度均指的是发射速度三种宇宙速度均指的是发射速度,不是运行速度不是运行速度.宇宙速度宇宙速度数值数值(km/s)意义意义第一宇宙速度第一宇宙速度(环绕速度环绕速度)7.9是人造地球卫星的最小发是人造地球卫星的最小发射速度，也是人造地球卫射速度，也是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最星绕地球做圆周运动的最大运行速度大运行速度第二宇宙速度第二宇宙速度(脱离速度脱离速度)11.2使物体挣脱地球引力束缚使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度的最小发射速度第三宇宙

3、速度第三宇宙速度(逃逸速度逃逸速度)16.7使物体挣脱太阳引力束缚使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度的最小发射速度目录目录四、经典力学的时空观和相对论时空观四、经典力学的时空观和相对论时空观1经典时空观经典时空观(1)在经典力学中，物体的质量是不随在经典力学中，物体的质量是不随_而改变的而改变的.(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测量结果在不同的参考系中是_2相对论时空观相对论时空观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_，在不同的参，在不同的参考系中考系中_3经典力学

4、有它的适用范围经典力学有它的适用范围只适用于只适用于_运动，不适用于运动，不适用于_运动；只适用于宏观运动；只适用于宏观世界，不适用于世界，不适用于_世界世界速度的改变速度的改变相同的相同的有关有关不同不同低速低速高速高速微观微观目录目录热身体验热身体验1.如图所示是行星如图所示是行星m绕恒星绕恒星M运动情况示意图，下列说法运动情况示意图，下列说法正确的是正确的是()A速度最大点是速度最大点是B点点B速度最小点是速度最小点是C点点Cm从从A到到B做减速运动做减速运动Dm从从B到到A做减速运动做减速运动目录目录目录目录32.已知地球半径为已知地球半径为R，地球表面重力加速度为，地球表面重力加速度

5、为g，不考虑，不考虑地球自转的影响，推导第一宇宙速度地球自转的影响，推导第一宇宙速度v1的表达式为的表达式为_.4在日常生活中我们并没有发现物体的质量随物体的运动在日常生活中我们并没有发现物体的质量随物体的运动的变化而变化，其原因是的变化而变化，其原因是()A物体运动无法称质量物体运动无法称质量B物体的速度远小于光速，质量变化极小物体的速度远小于光速，质量变化极小C物体质量太大物体质量太大D物体的质量不随速度变化而变化物体的质量不随速度变化而变化目录目录热身体验答案与解析热身体验答案与解析目录目录目录目录4解析：选解析：选B.物体的速度接近光速时，质量变化较为明显物体的速度接近光速时，质量变化

6、较为明显,速度小时，质量变化不明显，故速度小时，质量变化不明显，故B正确正确目录目录要点透析直击高考要点透析直击高考目录目录目录目录即时应用即时应用1据报道，最近在太阳系外发现了首颗据报道，最近在太阳系外发现了首颗“宜居宜居”行星，其质量约为地球质量的行星，其质量约为地球质量的6.4倍不考虑自转效应，该倍不考虑自转效应，该行星表面的重力加速度是地球表面重力加速度的行星表面的重力加速度是地球表面重力加速度的1.6倍，由倍，由此可推知，该行星的半径与地球半径之比约为此可推知，该行星的半径与地球半径之比约为()A0.5B2C3.2 D4目录目录目录目录目录目录目录目录目录目录目录目录目录目录3卫星运

7、动中的机械能卫星运动中的机械能(1)只在万有引力作用下卫星绕中心天体做匀速圆周运动和只在万有引力作用下卫星绕中心天体做匀速圆周运动和沿椭圆轨道运动，机械能均守恒，这里的机械能包括卫星沿椭圆轨道运动，机械能均守恒，这里的机械能包括卫星的动能、卫星的动能、卫星(与中心天体与中心天体)的引力势能的引力势能(2)质量相同的卫星，圆轨道半径越大，动能越小，势能越质量相同的卫星，圆轨道半径越大，动能越小，势能越大，机械能越大大，机械能越大目录目录即时应用即时应用3(2012高考四川卷高考四川卷)今年今年4月月30日，西昌卫星发日，西昌卫星发射中心发射的中圆轨道卫星，其轨道半径为射中心发射的中圆轨道卫星，其

8、轨道半径为2.8107 m它与另一颗同质量的同步轨道卫星它与另一颗同质量的同步轨道卫星(轨道半径为轨道半径为4.2107 m)相比相比()A向心力较小向心力较小B动能较大动能较大C发射速度都是第一宇宙速度发射速度都是第一宇宙速度D角速度较小角速度较小目录目录目录目录目录目录目录目录即时应用即时应用4关于在轨卫星，下列说法正确的是关于在轨卫星，下列说法正确的是()A周期周期T24 h的卫星都是同步卫星的卫星都是同步卫星B同步卫星相对地面静止，则它的速度等于赤道上物体的同步卫星相对地面静止，则它的速度等于赤道上物体的速度速度C.近地卫星的速度、加速度都大于同步卫星的速度、加速度近地卫星的速度、加速

9、度都大于同步卫星的速度、加速度D所有极地卫星的周期都相同所有极地卫星的周期都相同解析：选解析：选C.T24 h的卫星不一定在同步轨道上，故的卫星不一定在同步轨道上，故A错；同错；同步卫星的角速度与地球自转的角速度相等，由步卫星的角速度与地球自转的角速度相等，由vr知同步知同步卫星的速度大，故卫星的速度大，故B错；近地卫星的轨道半径小于同步卫星错；近地卫星的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，所以近地卫星的速度、加速度大，故的轨道半径，所以近地卫星的速度、加速度大，故C正确；正确；不同极地卫星的轨道半径不同，周期也不同，故不同极地卫星的轨道半径不同，周期也不同，故D错错目录目录考点探究讲练互动考点探

10、究讲练互动目录目录【答案答案】B目录目录目录目录【答案答案】C【方法总结方法总结】解决卫星运动参量问题必须明确两点：一解决卫星运动参量问题必须明确两点：一是卫星绕地球做匀速圆周运动；二是卫星所需向心力是由是卫星绕地球做匀速圆周运动；二是卫星所需向心力是由地球对它的万有引力提供地球对它的万有引力提供目录目录考点考点3卫星的变轨问题卫星的变轨问题 如图所示，北京飞控中心对如图所示，北京飞控中心对“天宫一号天宫一号”进行轨道进行轨道调整，使其进入预定的交会对接轨道，等待调整，使其进入预定的交会对接轨道，等待“神舟九号神舟九号”到来，要使到来，要使“神舟九号神舟九号”与与“天宫一号天宫一号”交会，并最

11、终实交会，并最终实施对接，施对接，“神舟九号神舟九号”为了追上为了追上“天宫一号天宫一号”()A应从较低轨道上加速应从较低轨道上加速B应从较高轨道上加速应从较高轨道上加速C应在从同空间站同一轨道上加速应在从同空间站同一轨道上加速D无论在什么轨道上只要加速就行无论在什么轨道上只要加速就行例例3目录目录目录目录【答案答案】A【规律总结规律总结】卫星从一个稳定轨道变到另一个稳定轨道卫星从一个稳定轨道变到另一个稳定轨道,称为变轨，即变轨问题，此过程不满足称为变轨，即变轨问题，此过程不满足F向向F万万，应结合，应结合离心运动和近心运动的知识以及能量守恒定律去解决当离心运动和近心运动的知识以及能量守恒定律

12、去解决当卫星速度减小时卫星速度减小时F向向F万万，卫星做近心运动而下降，此时，卫星做近心运动而下降，此时F万万做正功，使卫星速度增大，变轨成功后可在低轨道上稳做正功，使卫星速度增大，变轨成功后可在低轨道上稳定运动；当卫星速度增大时，与此过程相反定运动；当卫星速度增大时，与此过程相反目录目录易错辨析易错辨析 混淆同步卫星、近地卫星、地球混淆同步卫星、近地卫星、地球赤赤 道上物体的运动特点道上物体的运动特点技法提炼思维升华技法提炼思维升华目录目录目录目录【答案答案】B目录目录目录目录思维建模思维建模 双星模型双星模型【范例范例】(14分分)如图，质量分别为如图，质量分别为m和和M的两个星球的两个星

13、球A和和B在在引力作用下都绕引力作用下都绕O点做匀速圆周运动点做匀速圆周运动，星球，星球A和和B两者中两者中心之间的距离为心之间的距离为L.已知已知A、B的中心和的中心和O三点始终共线三点始终共线，A和和B分别在分别在O的两侧引力常量为的两侧引力常量为G.(1)求两星球做圆周运动的周期求两星球做圆周运动的周期(2)在地月系统中，若忽略其他星球的影在地月系统中，若忽略其他星球的影响，可以将月球和地球看成上述星球响，可以将月球和地球看成上述星球A和和B，月球绕其轨道中心运行的周期记，月球绕其轨道中心运行的周期记为为T1.但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运但在近似处理问题时，常常认为月

14、球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行周期记为动的，这样算得的运行周期记为T2.已知地球和月球的质量分已知地球和月球的质量分别为别为5.981024 kg和和7.351022 kg.求求T2和和T1两者平方之比两者平方之比(结果保留结果保留3位小数位小数)目录目录寻规探法寻规探法批注批注：两星球做圆周运动的向心力由它们之间的万有：两星球做圆周运动的向心力由它们之间的万有引力提供；引力提供；批注批注：两星球圆周运动的半径之和为：两星球圆周运动的半径之和为L；批注批注：关键点：两星球的周期：关键点：两星球的周期(角速度角速度)相等相等目录目录目录目录目录目录目录目录【建模感悟建模感悟】( (1) )模型概述：在天文学上，将两颗彼此相模型概述：在天文学上，将两颗彼此相距较近，且在相互之间万有引力作用下绕两者连线上的某距较近，且在相互之间万有引力作用下绕两者连线上的某点做周期相同的匀速圆周运动的星体称为双星点做周期相同的匀速圆周运动的星体称为双星.( (2) )模型特点：模型特点：两颗星体做圆周运动所需的向心力由它们两颗星体做圆周运动所需的向心力由它们之间的万有引力提供