万有引力与航天课件(PPT 92页)

1、第4讲万有引力与航天第1页，共92页。本节目录基础再现对点自测知能演练轻巧夺冠考点探究讲练互动技法提炼思维升华要点透析直击高考第2页，共92页。基础再现对点自测知识清单一、开普勒行星运动定律第3页，共92页。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，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成_，与它们之间距离r的二次方成_正比反比第4页，共92页。质点远大于两球心质点第5页，共92页。三、三种宇宙速度特别提示：三种宇宙速度均指的是发射速度,不是运行速度.宇宙速度数值(km/s)意义第一宇宙速度(环绕速度)7.9是人造地球卫星的最小发射速度，也是人造地球卫星

2、绕地球做圆周运动的最大运行速度第二宇宙速度(脱离速度)11.2使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度第三宇宙速度(逃逸速度)16.7使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度第6页，共92页。四、经典力学的时空观和相对论时空观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_2相对论时空观同一过程的位移和时间的测量与参考系_，在不同的参考系中_3经典力学有它的适用范围只适用于_运动，不适用于_运动；只适用于宏观世界，不适用于_世界速度的改变相同的有关不同低速高速微观第7页，共92页。热身体验1.如图所示是行星m

3、绕恒星M运动情况示意图，下列说法正确的是()A速度最大点是B点B速度最小点是C点Cm从A到B做减速运动Dm从B到A做减速运动第8页，共92页。第9页，共92页。32.已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，不考虑地球自转的影响，推导第一宇宙速度v1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的变化而变化，其原因是()A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C物体质量太大D物体的质量不随速度变化而变化第10页，共92页。热身体验答案与解析第11页，共92页。第12页，共92页。4解析：选B.物体的速度接近光速时，质量变化较为明显,速度小时，质量变化不明显，故

4、B正确第13页，共92页。要点透析直击高考第14页，共92页。第15页，共92页。即时应用1据报道，最近在太阳系外发现了首颗“宜居”行星，其质量约为地球质量的6.4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1.6倍，由此可推知，该行星的半径与地球半径之比约为()A0.5B2C3.2 D4第16页，共92页。第17页，共92页。第18页，共92页。第19页，共92页。第20页，共92页。第21页，共92页。第22页，共92页。3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(与中心天体)的

5、引力势能(2)质量相同的卫星，圆轨道半径越大，动能越小，势能越大，机械能越大第23页，共92页。即时应用3(2012高考四川卷)今年4月30日，西昌卫星发射中心发射的中圆轨道卫星，其轨道半径为2.8107 m它与另一颗同质量的同步轨道卫星(轨道半径为4.2107 m)相比()A向心力较小B动能较大C发射速度都是第一宇宙速度D角速度较小第24页，共92页。第25页，共92页。第26页，共92页。第27页，共92页。即时应用4关于在轨卫星，下列说法正确的是()A周期T24 h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

6、度D所有极地卫星的周期都相同解析：选C.T24 h的卫星不一定在同步轨道上，故A错；同步卫星的角速度与地球自转的角速度相等，由vr知同步卫星的速度大，故B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C正确；不同极地卫星的轨道半径不同，周期也不同，故D错第28页，共92页。考点探究讲练互动例1第29页，共92页。【答案】B第30页，共92页。例2第31页，共92页。【答案】C【方法总结】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地球对它的万有引力提供第32页，共92页。考点3卫星的变轨问题 如图所示，北京飞控中心对“天

7、宫一号”进行轨道调整，使其进入预定的交会对接轨道，等待“神舟九号”到来，要使“神舟九号”与“天宫一号”交会，并最终实施对接，“神舟九号”为了追上“天宫一号”()A应从较低轨道上加速B应从较高轨道上加速C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例3第33页，共92页。第34页，共92页。【答案】A【规律总结】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F向F万，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卫星速度减小时F向F万，卫星做近心运动而下降，此时F万做正功，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

8、反第35页，共92页。易错辨析 混淆同步卫星、近地卫星、地球赤 道上物体的运动特点技法提炼思维升华第36页，共92页。第37页，共92页。【答案】B第38页，共92页。第39页，共92页。思维建模 双星模型【范例】(14分)如图，质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速圆周运动，星球A和B两者中心之间的距离为L.已知A、B的中心和O三点始终共线，A和B分别在O的两侧引力常量为G.(1)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响，可以将月球和地球看成上述星球A和B，月球绕其轨道中心运行的周期记为T1.但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这

9、样算得的运行周期记为T2.已知地球和月球的质量分别为5.981024 kg和7.351022 kg.求T2和T1两者平方之比(结果保留3位小数)第40页，共92页。寻规探法批注：两星球做圆周运动的向心力由它们之间的万有引力提供；批注：两星球圆周运动的半径之和为L；批注：关键点：两星球的周期(角速度)相等第41页，共92页。第42页，共92页。第43页，共92页。第44页，共92页。【建模感悟】(1)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：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，

10、故F1F2，且方向相反，分别作用在m1、m2两颗星体上.由于两颗星体之间的距离总是恒定不变的，所以两颗星体的运行周期及角速度相等.,由于圆心在两颗星体的连线上，所以r1r2L.第45页，共92页。知能演练轻巧夺冠第46页，共92页。本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放第47页，共92页。选修3-1第6章静电场第48页，共92页。2014高考导航考纲展示热点视角1.物质的电结构、电荷守恒2.静电现象的解释 3.点电荷 4.库仑定律 5.静电场 6.电场强度、点电荷的场强 7.电场线 8.电势能、电势 9.电势差 10.匀强电场中电势差与电场强度的关系 11.带电粒子在匀强电场中的运动 12.

11、示波管 13.常见电容器电容器的电压、电荷量和电容的关系 说明：带电粒子在匀强电场中运动的计算，只限于带电粒子进入电场时速度平行或垂直于电场的情况.1.利用电场线和等势面确定场强的大小和方向，判断电势高低、电场力变化、电场力做功和电势能的变化等，常以选择题的形式出现2.电场力的性质与运用动力学知识分析带电粒子在电场中的加速和偏转问题，是考查的基本内容之一3.电场力做功与电势能的变化及带电粒子在电场中的运动与牛顿运动定律、动能定理、功能关系相结合的题目是考查的热点特别是电场知识与电流、磁场和重力场等相关知识的综合应用是考查的重、难点问题4.电场知识与生产技术、生活实际、科学研究等的联系，如示波管

12、、电容式传感器、静电分选器等，都可成为新情景题的命题素材，应引起重视.第49页，共92页。第1讲电场的力的性质第50页，共92页。本节目录基础再现对点自测知能演练轻巧夺冠考点探究讲练互动技法提炼思维升华要点透析直击高考第51页，共92页。基础再现对点自测知识清单一、电荷和电荷守恒定律1电荷(1)元电荷：电荷量为e_的电荷叫做元电荷质子和电子均带元电荷电荷量(2)点电荷： _对研究问题的影响可忽略不计的带电体称为点电荷1.601019C形状和大小第52页，共92页。2电荷守恒定律(1)起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电(2)带电实质：物体带电的实质是_(3)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，

13、它只能从一个物体_到另一个物体，或者从物体的一部分_到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持_特别提示：当完全相同的带电金属球相接触时，同种电荷电量平均分配，异种电荷先中和后平分二、库仑定律1内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成_，与它们的_成反比，作用力的方向在它们的连线上电子得失转移转移不变正比距离的二次方第53页，共92页。2公式：_.式中的k9.0109 Nm2/C2，叫做静电力常量3适用条件：(1)_ ；(2)真空中点电荷第54页，共92页。电场力F电荷量q正电荷点电荷第55页，共92页。3匀强电场：各点场强的大小和方向都相同的电场，公式E_.四、电场线

14、及特点1电场线：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的_方向表示该点的电场强度方向2电场线的特点(1)电场线从_或无限远处出发终止于_或无限远处(2)电场线不相交(3)在同一电场里，电场线越密的地方场强越大切线正电荷负电荷第56页，共92页。3几种典型的电场线(如图)第57页，共92页。热身体验11.关于点电荷，下列说法正确的是 ()A只有体积很小的带电体才可以看做点电荷B只有球形带电体才可以看做点电荷C带电体能否被看做点电荷既不取决于带电体大小也不取决于带电体的形状D一切带电体都可以看做点电荷第58页，共92页。12.M和N是两个不带电的物体，它们互相摩擦后M带正电1.6101

15、0 C，下列判断正确的有()A在摩擦前M和N的内部没有任何电荷B摩擦的过程中电子从N转移到MCN在摩擦后一定带负电1.61010 CDM在摩擦过程中失去1.61010个电子第59页，共92页。2A、B、C三点在同一直线，ABBC12，B点位于A、C之间，在B处固定一电荷量为Q的点电荷当在A处放一电荷量为q的点电荷时，它所受的电场力为F；移去A处电荷，在C处放一电荷量为2q的点电荷，其所受电场力为()AF/2BF/2CF DF第60页，共92页。31.(2013广州模拟)当在电场中某点放入电荷量为q的正试探电荷时，测得该点的电场强度为E，若在同一点放入电荷量为q2q的负试探电荷时，测得该点的电场

16、强度()A大小为2E，方向与E相同B大小为2E，方向与E相反C大小为E，方向与E相同D大小为E，方向与E相反32.(2012高考江苏卷)真空中，A、B两点与点电荷Q的距离分别为r和3r，则A、B两点的电场强度大小之比为()A31B13C91 D19第61页，共92页。41.在如图所示各种电场中，A、B两点电场强度相同的是()第62页，共92页。42.法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场，如图所示为点电荷a、b所形成电场的电场线分布图，以下几种说法中正确的是()Aa、b为异种电荷，a的电荷量大于b的电荷量Ba、b为异种电荷，a的电荷量小于b的电荷量Ca、b为同种电荷，a的电荷量大于b的电荷量

17、Da、b为同种电荷，a的电荷量小于b的电荷量第63页，共92页。热身体验答案与解析11.解析：选C.点电荷就是带电的质点，而物体之所以可以看成是质点，是一种科学的抽象当所研究的对象的大小和形状对所研究的问题不起作用或者可以忽略其影响时，便可看成是质点，而不在于其自身的大小第64页，共92页。12.解析：选C.M和N都不带电，是指这两个物体都呈电中性，没有“净电荷”(没有中和完的电荷)，也就是没有得失电子但内部仍有相等数量的正电荷(质子数)和负电荷(电子数)，所以选项A错误M和N摩擦后M带正电荷，说明M失去电子，电子从M转移到N，选项B错误根据电荷守恒定律，M和N这个与外界没有电荷交换的系统原来

18、电荷的代数和为0，摩擦后电荷量仍应为0，选项C正确电子带电荷量为1.61019 C，摩擦后M带正电荷1.61010 C，由于M带电荷量应是电子电荷量的整数倍所以M失去109个电子，选项D错误第65页，共92页。第66页，共92页。41.答案：C42.解析：选B.由题图看出，电场线由一个点电荷发出到另一个点电荷终止，由此可知，a、b必为异种电荷，C、D错；又由题图可知，电荷b附近的电场线比电荷a附近的电场线密，则电荷b附近的场强比电荷a附近的场强大，b带的电荷量必然多于a带的电荷量，则A错误，B正确第67页，共92页。一、应用库仑定律需注意的问题1适用条件库仑定律只适用于真空中的点电荷，当带电体

19、间的距离远大于它们本身尺度时，可把带电体看成点电荷虽然从数学角度由r 0能得出F的结论，但从物理角度分析，这一结论是错误的，因为r 0时，两电荷已不能再看成点电荷了要点透析直击高考第68页，共92页。2应用方法库仑定律严格地说只适用于真空中，在要求不很精确的情况下，空气可近似当做真空来处理计算库仑力可以将电荷量的绝对值代入公式，根据同种电荷相斥，异种电荷相吸来判断作用力F是引力还是斥力；也可将电荷量带正、负号一起运算，F为负值表示是引力,F为正值表示是斥力.第69页，共92页。第70页，共92页。解析：选D.万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，虽然两球心间的距离l只有其半径r的3倍，但由于

20、其壳层的厚度和质量分布均匀，两球壳可看成质量集中于球心的质点因此，可以应用万有引力定律对于a、b两带电球壳的整体来说，由于电荷间的作用，电荷不是均匀分布，不满足库仑定律的适用条件第71页，共92页。二、三个场强公式的比较第72页，共92页。第73页，共92页。第74页，共92页。三、对电场线的进一步认识1电场线的相关问题(1)根据电场线，分析推断电势和场强的变化情况(2)根据电场线和带电粒子的运动轨迹，分析推断带电粒子的性质、受力、能量变化等(3)根据电势的分布情况，求作电场线2电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的关系一般情况下，带电粒子在电场中的运动轨迹不会与电场线重合，只有同时满足以下三个

21、条件时，两者才会重合(1)电场线为直线；(2)电荷的初速度为零，或速度方向与电场线平行；(3)电荷仅受静电力或所受合力的方向与电场线平行第75页，共92页。第76页，共92页。即时应用3(2011高考新课标全国卷)一带负电荷的质点，在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c，已知质点的速率是递减的关于b点电场强度E的方向，下列图示中可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线)()解析：选D.因质点做减速运动，故其所受电场力F的方向与v的方向夹角为钝角，又因为质点带负电荷，其所受电场力F与电场强度E方向相反,故只有选项D正确，选项A、B、C错误第77页，共92页。考点探究讲练互动例1第78页，共92页。A

22、将小球A、B的质量都增加到原来的2倍B将小球B的质量增加到原来的4倍C将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半D将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半，同时将小球B的质量增加到原来的2倍【答案】D第79页，共92页。【规律总结】解决电荷平衡问题与解决力学中平衡问题的方法一样,但要注意库仑力随距离、电荷量变化而变化.第80页，共92页。考点2电场线与带电粒子的运动 如图所示，实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹粒子先经过M点，再经过N点可以判定()A粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力BM点的电势高于N点的电势C粒子带正电D粒子在M点的动能大于在N点的动能例2第81页

23、，共92页。【解析】电场线的疏密表示场强的大小，电场线越密集，场强越大M点所在区域电场线比N点所在区域电场线疏，所以M点的场强小，粒子在M点受到的电场力小，故A错误沿电场线方向，电势逐渐降低从总的趋势看，电场线的方向是从M到N的，所以M点的电势高于N点的电势，故B正确如图所示，用“速度线与力线”的方法，在粒子运动的始点M作上述的两条线，显然电场力的方向与电场线的方向基本一致，所以粒子带正电，C错误“速度线与力线”夹角为锐角，所以电场力做正功粒子的电势能减小，由能量守恒知其动能增加，故D错误【答案】B第82页，共92页。【方法总结】求解这类问题的方法：(1)“运动与力两线法”画出“速度线”(运动

24、轨迹在初始位置的切线)与“力线”(在初始位置电场线的切线方向),从二者的夹角情况来分析曲线运动的情景(2)“三不知时要假设”电荷的正负、场强的方向或等势面电势的高低、电荷运动的方向，是题意中相互制约的三个方面若已知其中的任一个，可顺次向下分析判定各待求量；若三个都不知(三不知)，则要用“假设法”分别讨论各种情况有时各种情景的讨论结果是归一的第83页，共92页。考点3带电体的力电综合问题 如图所示,一根长L1.5 m的光滑绝缘细直杆MN，竖直固定在场强为E1.0105 N/C、与水平方向成30 角的倾斜向上的匀强电场中杆的下端M固定一个带电小球A，电荷量Q4.5106 C；另一带电小球B穿在杆上可自由滑动，所带电荷量q1.0106 C，质量m1.0102 kg.现将小球B从杆的上端N静止释放，小球B开始运动(静电力常量k9.