2021届人教版高三物理课件：万有引力定律与航天优秀

1、 万有引力定律一、万有引力定律的基本知识1、定律的发现2、定律的内容宏观性万有引力相互性卡文迪许 测出的。两质点间的距离均匀球体，球心间的距离牛顿1、万有引力与重力的关系二、万有引力的简单应用FG在地面：重力是万有引力的一个分力F向但一般计算重力：故赤道上的g_最小在空中：故，离地越高，g 越_小1、某个行星的质量是地球质量的一半，半径也是地球的一半，那么一个物体在此行星上的重力加速度是地球上重力加速度的A、1/4 B、1/2 C、4 倍 D、2倍2、在离地高为地球半径2倍处的重力加速度是地面重力加速度的几倍？当卫星所受万有引力刚好提供向心力时，它的运行速率就不再发生变化，轨道半径确定不变从而

2、做匀速圆周运动，我们称为稳定运行.2、利用万有引力定律分析天体运动二、万有引力的简单应用解题关键：万有引力充当向心力辅助式：应用1、计算天体的质量和密度3、已知引力常数G和下列哪组数据，能计算出地球质量的是 （ ）A、地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的距离B、月球绕地球运行的周期及月球离地球的距离C、人造地球卫星在地面附近绕行的速度及运行周期D、若不考虑地球自转，己知地球的半径及重力加速度E、人造地球卫星绕地运行的速度及运行角速度4、（2005全国）已知引力常量G，月球中心到地球中心的距离R和月球绕地球运行的周期T，仅利用这三个数据，可以估算的物理量是：A、月球的质量B、地球的质量C、地球的半

3、径D、月球绕地球运行速度的大小应用1、计算天体的质量和密度5、已知飞船绕地球做匀速圆周运动的周期为T，离地面高度为H，地球半径为R，则根据T、H、R和万有引力常量G，能计算的物理量是（）A、地球质量B、地球的平均密度C、飞船所需要的向心力D、飞船线速度的大小应用1、计算天体的质量和密度若知T、r，可得若r=R，可得 中心天体的质量和密度人造卫星 万有引力定律万有引力定律定律的发现定律的内容G 的测定应用万有引力与重力的关系地球同步卫星卫星的变轨和能量双星问题1、可以发射一颗这样的人造卫星：（ ）A、使其圆轨道与地球表面上某纬度线（非赤道）是共面同心圆B、使其圆轨道与地球表面上某一经度线所决定的

4、圆是共面同心圆C、使其圆轨道与地球表面上赤道线是共面同心圆.人造卫星问题D、使其圆轨道与地球表面上赤道线是共面同心圆，但卫星相对地球表面是运动的E、使其运行速度为8km/sF、使其运行周期为50min且卫星相对地球表面静止CD2、人造地球卫星做圆周运动的轨道半径越大，则：A、线速度越小，周期越大B、线速度越小，角速度越大C、角速度越小，周期越小D、角速度越小，加速度越小卫星的v、 T、 、a与r的关系总结：对于稳定运行状态的卫星: r越小，v、a越大，T越小当r=R地时:v最大,v=7.9km/s T最小，T=84min-第一宇宙速度3、关于第一宇宙速度，下列说法正确的是A、它是人造地球卫星绕

5、地球作匀速圆周运动的最大速度B、它是人造地球卫星在圆形轨道上的最小运行速度C、它是能使卫星绕地球运行的最小发射速度第一宇宙速度4.（07广东）土星周围有许多大小不等的岩石颗粒，其绕土星的运动可视为圆周运动。其中有两个岩石颗粒A和B与土星中心距离分别位rA=8.0104km和rB=1.2105km。忽略所有岩石颗粒间的相互作用。（结果可用根式表示）（1）求岩石颗粒A和B的线速度之比。（2）求岩石颗粒A和B的周期之比。5.我国发射的“嫦娥一号”探月卫星简化后的路线如图所示。卫星由地面发射后，经过发射轨道进入停泊轨道，然后在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨道，再次调速后进入工作轨道，卫星开始对月球进

6、行探测。已知地球与月球的质量之比为a，卫星的停泊轨道与工作轨道的半径之比为b，卫星在停泊轨道与工作轨道上均可视为做匀速圆周运动，则，计算:卫星在停泊轨道和工作轨道运行的速度之比_周期之比_向心加速度之比_?卫星在停泊轨道运行的速度地球的第一宇宙速度地月停泊轨道工作轨道地月转移轨道发射轨道2、利用万有引力等于重力： 1、利用万有引力等于向心力：解题思路：1.对于做匀速圆周运动的卫星15、(13分)2006年2月10日，如图所示的图形最终被确定为中国月球探测工程形象际志，它以中国书法的笔触，抽象地色勾勒出一轮明月，一双脚印踏在其上，象征着月球探测的终极梦想，一位敢于思考的同学，为探月宇航员设计了测

7、量一颗卫星绕某星球表面做圆周运动的最小周期的方法: 在某星球表面以初速度v0竖直上抛一个物体，若物体只受该星球引力作用，忽略其他力的影响，物体上升的最大高度为h，已知该星球的直径为d，如果在这个星球上发射一颗绕它运行的卫星，其做圆周运动的最小周期是多少? 1、下列关于地球同步卫星的说法正确的是 A、它的周期与地球自转同步，但高度和速度可以选择，高度增大，速度减小B、它的周期、高度、速度都是一定的C、我国发射的同步通讯卫星定点在北京上空D、我国发射的同步通讯卫星也定点在赤道上空地球同步卫星定轨道平面（轨道平面必与赤道平面重合；定方向 （自西向东运行）定周期 （与地球自转周期相同）定高度 （ h=

8、3.6104km ： ）定线速度 （约为3.08km/s ）同步卫星- （定点通讯卫星）（1）相对地面静止（2）特点：(五确定）设地球质量为M，半径为R，地表重力加速度为g、自转周期为T0角速度/周期同步卫星近地卫星地表物体线速度加速度向心力万有引力86400s 约5100s 86400s角速度/周期3.08km/s等于引力同步卫星 7.9km/s等于引力近地卫星0.46km/s远小于引力地表物体线速度向心加速度向心力万有引力 设地球质量为M，半径为R，地表重力加速度为g、自转周期为T0离地高度h轨道半径r运行速度v周期T近地卫星06.4106m7.9km/s84.6min=5000s同步卫星

9、3.6107m4.2107m3.1km/s1天月球3.8108m3.8108m1km/s28天地球的卫星神舟七号飞船的运行轨道离地面的高度为343km，线速度约7.6km/s，周期约90min。当运行的卫星，其所受万有引力不是刚好提供向心力，此时，卫星的运行速率及轨道半径就要发生变化，万有引力做功，我们将其称为不稳定运行即变轨运动； 人造卫星如何变轨 卫星从椭圆轨道变到圆轨道或从圆轨道变到椭圆轨道是卫星技术的一个重要方面，卫星定轨和返回都要用到这个技术 以发射同步卫星例，先进入一个近地的圆轨道，然后在P点点火加速，进入椭圆形转移轨道（该椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的P，远地点为同步轨道上的Q

10、），到达远地点时再次自动点火加速，进入同步轨道。 QPv12、在“嫦娥一号”奔月飞行过程中，在月球上空有一次变轨是由椭圆轨道A变为近月圆形轨道B，如图所示，在a、b两轨道的切点处，下列说法正确的是：A、卫星运行的速度Va=VbB、卫星受月球的引力Fa=FbC、卫星的加速度aaabD、卫星的动能EKaEKb当卫星不是匀速圆周运动时ab例2、 “神舟六号”顺利发射升空后，在离地面345km的圆轨道上运行了108圈。运行中需要进行多次“轨道维持”。所谓“轨道维持”就是通过控制飞船上发动机的点火时间和推力的大小方向，使飞船能保持在预定轨道上稳定运行。如果不进行轨道维持，由于飞船受轨道上稀薄空气的摩擦阻

11、力，轨道高度会逐渐降低，在这种情况下飞船的动能、重力势能和机械能变化情况将会是 ( )A.动能、重力势能和机械能都逐渐减小B.重力势能逐渐减小,动能逐渐增大,机械能不变C.重力势能逐渐增大,动能逐渐减小,机械能不变D.重力势能逐渐减小,动能逐渐增大,机械能逐渐减小D解答:由于阻力很小，轨道高度的变化很慢，卫星运行的每一圈仍可认为是匀速圆周运动。由于摩擦阻力做负功所以卫星的机械能减小；由于重力做正功所以重力势能减小；由上述规律可知卫星动能将增大(说明重力做的功大于克服阻力做的功，外力做的总功为正)。 4、某人造地球卫星因受高空稀薄空气的阻力作用，绕地球运转的轨道会慢慢改变。每次测量中卫星的运动可

12、近似看作圆周运动。某次测量卫星的半径为r1，后来变r2，r2r1。以Ek1、EK2表示卫星在这两个轨道上的动能，T1、T2表示卫星在这两个轨道上绕地球运动的周期，则：A、EK2EK1，T2T1 B、EK2T1C、EK2EK1，T2EK1，T2T13、宇宙飞船要与轨道空间站对接，飞船为了追上轨道空间站A、只能从较低轨道上加速B、只能从较高轨道上加速C、只能从同空间站同一高度轨道上加速D、无论在什么轨道上加速都行。v1v2v3v4v2v1v4v3v1v4v1v4v3利用离心和向心运动的知识分析卫星的 变轨卫星的回收实际上是卫星发射过程的逆过程。 3我国的国土范围在东西方向上大致分布在东经700到东

13、经1350之间，所以我国发射的同步通信卫星一般定点在赤道上空3.6万公里，东经1000附近。假设某颗通信卫星计划定点在赤道上空东经1040的位置。经测量刚进入轨道时位于赤道上空3.6万公里，东经1030处。为了把它调整到1040处，可以短时间启动星上的小型喷气发动机调整卫星的高度，改变其周期，使其“漂移”到预定经度后，再短时间启动发动机调整卫星的高度，实现定点。两次调整高度的方向依次是： A、向下、向上 B、向上、向下 C、向上、向上 D、向下、向下 【例1】在天体运动中，将两颗彼此相距较近的行星称为双星。它们在相互的万有引力作用下间距保持不变，并沿半径不同的同心圆轨道做匀速圆周运动。如果双星

14、间距为L，质量分别为M1和M2，试计算：（1）双星的轨道半径；（2）双星的运行周期；（3）双星的线速度。双星多星问题 解:因为双星受到同样大小的万有引力作用，且保持距离不变，绕同一圆心做匀速圆周运动，所以具有周期、频率和角速度均相同；而轨道半径、线速度不同的特点。（1）根据万有引力定律及可得：（2）同理，还有,所以，周期为（3）根据线速度公式宇宙中存在一些离其它恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽略其它星体对它们的引力作用。已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星在同一半径为R的圆轨道上运行；另一种形式是三颗星位于等边三角形的

15、三个项点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行。设每个星体的质量均为m。（1）试求第一种形式下，星体运动的线速度和周期。（2）假设两种形式星体的运动周期相同，第二种形式下星体之间的距离应为多少？银河系的恒星中大约有四分之一是双星。某双星由质量不等的星体S1和S2构成，双星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上的某一点C做匀速圆周运动，由天文观测得其运动周期为T，S1到C点的距离为r1，S1和S2的距离为r，已知引力常量为G，由此可求出S2的质量为双星问题11、两个星球组成双星系统，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上某点做匀速圆周运动，现测得两星间的距离为R，其运动周期为T，求两星的总质量。卫

16、星的能量假定地球、月球都静止不动，用火箭从地球沿地月连线向月球发射一探测器，假定探测器在地球表面附近脱离火箭。用W表示探测器从火箭处飞到月球的过程中克服地球引力做的功，用EK表示探测器脱离火箭时的动能，若不计空气阻力，则：A、EK必须大于或等于W，探测器才能到达月球B、 EK小于W，探测器也可能到达月球C、 EK=W/2，探测器一定能到达月球D、 EK=W/2，探测器一定不能到达月球9某一物体在地球表面用弹簧秤称得重力为160N，把该物体放在航天器中，若航天器以加速度a=g/2（g为地球表面的重力加速度）竖直上升，某时刻再用同一弹簧秤称得物体的视重为90N，忽略地球的自转影响，已知地球半径为R

17、，求此时航天器离地面的高度h。超重=3R卫星上的超重失重超重:卫星进入轨道前的加速过程,完全失重:进入轨道正常运转后,重力提供向心力凡制造原理与重力有关的仪器均不能使用:如水银气压计,密度计,天平.凡与重力有关现象不再发生,如浮力不再有,但测力计仍可用(胡克定律),但弹簧秤不能用来测重力.07届1月武汉市调研考试1616（12分）一颗在赤道上空运行的人造卫星，其轨道半径为r=2R（R为地球半径），卫星的运转方向与地球自转方向相同. 已知地球自转的角速度为0，地球表面处的重力加速度为g. 求：（1）该卫星绕地球转动的角速度；（2）该卫星相邻两次经过赤道上同一建筑物正上方的时间间隔t. 解:（1）

18、地球对卫星的万有引力提供卫星作匀速圆周运动的向心力,设地球质量为M,卫星质量为m,有：设地球表面有一个质量为m物体，有：联立式，把r=2R代入，可得：（2）卫星下次通过该建筑物上方时，卫星比地球多 转2弧度，所需时间：例2、氢原子辐射出一个光子后，下列判断下确的是：A、电子绕核旋转的半径增大B、电子的动能减小C、氢原子的电势能增大D、氢原子的能级减小D、氢原子的能级减小例5. 氢原子的核外电子由一个轨道跃迁到另一轨道时，可能发生的情况有（）A. 放出光子，电子动能减少，原子势能增加，且动能减少量小于势能的增加量B. 放出光子，电子动能增加，原子势能减少，且动能增加量与势能减少量相等C. 吸收光子，电子动能减少，原子