创新方案万有引力与航天-完整版PPT

1、一、开普勒行星运动定律1开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是 ，太阳处在椭圆的一个 上2开普勒第二定律：对任意一个行星来说，它和太阳的 在相等的时间内扫过相等的 椭圆焦点连线面积3开普勒第三定律：所有行星的轨道的 的三次方跟它的 的二次方的比值都相等，表达式： .半长轴公转周期6.671011Nm2/kg22.公式适用条件：此公式适用于 间的相互作用当两物体间的距离远远大于物体本身的大小时，物体可视为质点均匀的球体可视为质点，r是间的距离一个均匀球体与球外一个质点间的万有引力也适用，其中r为球心到 间的距离质点两球心质点G万有引力三、同步卫星及三种宇宙速度1关于同步卫星的五个“一定”(

2、1)轨道平面一定：轨道平面与 共面(2)周期一定：与地球自转周期 ，即T .(3)角速度一定：与地球自转的角速度 赤道平面相同24 h相同2三种宇宙速度比较宇宙速度数值(km/s)意义第一宇宙速度7.9这是卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度，若/sv /s，物体绕 运行(环绕速度)第二宇宙速度11.2这是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度，若/sv /s，物体绕 运行(脱离速度)第三宇宙速度16.7这是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，若v/s，物体将脱离 在宇宙空间运行(逃逸速度)地球太阳太阳引力束缚四、经典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

3、)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 速度的改变相同的2相对论时空观(1)在狭义相对论中，物体的质量要随物体运动速度的增大而 ，用公式表示为m .(2)在狭义相对论中，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 增大不同的1.关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是 ()A所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动B所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等C离太阳越近的行星运动周期越大D行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处解析：所有行星都沿不同的椭圆轨道绕太阳运动，太阳位于椭圆轨道的一个公共焦点上，故A、D均错误；由开普

4、勒第三定律知，所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，而且半长轴越大，行星运动周期越大，B正确，C错误答案：B解析：公式中的G值是测定的，A错误；当r趋近零时，物体不能视为质点，万有引力定律将不再适用，B错误；万有引力是物体间的相互作用力，总是大小相等，方向相反，作用在两个物体上，不可能是一对平衡力，D错误答案：C3如图441所示，圆a的圆心在地球自转的轴线上，圆b、c、d的圆心均在地球的地心上，对绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星而言，下列说法错误的是 ()A卫星的轨道可能为aB同步卫星的轨道只能为bC卫星的轨道可能为cD卫星的轨道可能为d解析：卫星绕地球做匀速圆周运动，

5、万有引力提供向心力，其轨道的圆心必在地心，故只有a轨道不可能答案：A4同步卫星相对地面静止，犹如悬在高空中，下列说法中不正确的是 ()A同步卫星处于平衡状态B同步卫星的速率是唯一的C同步卫星加速度大小是唯一的D各国的同步卫星都在同一圆周上运行.答案：A5我国正在自主研发“北斗二号”地球卫星导航系统，此系统由中轨道、高轨道和同步卫星等组成，可将定位精度提高到“厘米”级，会在交通、气象、军事等方面发挥重要作用已知三种卫星中，中轨道卫星离地最近，同步卫星离地最远，则下列说法中正确的是 ()A中轨道卫星的线速度小于高轨道卫星的线速度B中轨道卫星的角速度小于同步卫星的角速度C若一周期为8 h的中轨道卫星

6、，某时刻在同步卫星的正下方，则经过24 h仍在该同步卫星的正下方D高轨道卫星的向心加速度小于同步卫星的向心加速度答案：C6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运动物体无法称质量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物体质量不随速度变化而变化答案：B72008年9月25日，载人航天宇宙飞船“神舟”七号发射成功，且中国人成功实现了太空行走，并顺利返回地面(1)设飞船在太空环绕时轨道高度为h，地球半径为R，地面重力加速度为g，飞船绕地球遨游太空的总时间为t，则“神舟”七号飞船绕地球运转了多少圈？(用给定字母表示)(2)若t3天，h343 km，

7、R6 400 km，g10 m/s2，则飞船绕地球运转的圈数为多少？典例启迪例1 (2010安徽高考)为了对火星及其周围的空间环境进行探测，我国预计于2011年10月发射第一颗火星探测器“萤火一号”假设探测器在离火星表面高度分别为h1和h2的圆轨道上运动时，周期分别为T1和T2.火星可视为质量分布均匀的球体，且忽略火星的自转影响，引力常量为G.仅利用以上数据，可以计算出 ()A火星的密度和火星表面的重力加速度B火星的质量和火星对“萤火一号”的引力C火星的半径和“萤火一号”的质量D火星表面的重力加速度和火星对“萤火一号”的引力答案A归纳领悟天体质量和密度的估算方法(1)利用天体表面的重力加速度g

8、和天体半径R.题组突破1天文学家新发现了太阳系外的一颗行星这颗行星的体积是地球的4.7倍，质量是地球的25倍已知某一近地卫星绕地球运动的周期约为1.4小时，引力常量G6.671011Nm2/kg2，由此估算该行星的平均密度为 ()A1.8103 kg/m3B5.6103 kg/m3C1.1104 kg/m3 D2.9104 kg/m3答案：D答案：ABD3正在研制中的“嫦娥三号”，将要携带探测器在月球着陆，实现月面巡视、月夜生存等科学探索的重大突破，开展月表地形地貌与地质构造、矿物组成和化学成分等探测活动若“嫦娥三号”在月球着陆前绕月球做匀速圆周运动的周期为T，轨道半径为R，已知万有引力常量为

9、G.由以上物理量可以求出 ()A月球的质量B月球的密度C月球的“第一宇宙速度”D月球表面的重力加速度答案：A典例启迪例2(2010江苏高考)2009年5月，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为轨道上的一点，如图442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的加速度思路点拨同一中心天体的不同轨道的周期关系满足开普勒第三定律，不同轨道的交叉点的线速度大小可用离心运动或近心运动规律分析

10、因航天飞机在轨道和轨道上A点的万有引力相等，所以在轨道上经过A点的加速度等于在轨道上经过A点的加速度，选项D错误答案ABC归纳领悟(1)卫星的轨道赤道轨道：卫星的轨道在赤道平面内同步卫星就是其中的一种极地轨道：卫星的轨道过南北两极，即在垂直于赤道的平面内如定位卫星系统中的卫星轨道其他轨道：除以上两种轨道外的卫星轨道题组突破4如图443所示，地球赤道上的山丘e、近地资源卫星p和同步通信卫星q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动设e、p、q做圆周运动的速率分别为v1、v2、v3，向心加速度分别为a1、a2、a3，则下列判断正确的是()Av1v2v3 Bv1v2v3Ca1a2a3 Da1a3a2答案：

11、D5(2010新课标全国卷)太阳系中的8大行星的轨道均可以近似看成圆轨道下列4幅图是用来描述这些行星运动所遵从的某一规律的图象图中坐标系的横轴是lg(T/T0)，纵轴是lg(R/R0)；这里T和R分别是行星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径，T0和R0分别是水星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径下列4幅图中正确的是()答案：B6太空被称为是21世纪技术革命的摇篮摆脱地球引力，在更“纯净”的环境中探求物质的本质，拨开大气层的遮盖，更直接地探索宇宙的奥秘，一直是科学家们梦寐以求的机会“神舟号”两次载人飞船的成功发射与回收给我国航天界带来足够的信心，我国提出了载人飞船太空实验室空间站的三部曲构想某宇

12、航员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只能从空间站同一高度的轨道上加速D无论在什么轨道上，只要加速都行解析：加速时，做远离圆心的运动，轨道半径增大，有可能与空间站对接所以A正确答案：A典例启迪思路点拨解答本题时应注意以下两个方面：(1)火箭启动前的压力与重力的关系(2)重力加速度随高度的变化规律归纳领悟 本题属于万有引力与匀变速直线运动相结合的题目，解答此类问题应抓住切入点：物体所受万有引力产生重力加速，高度明显变化时，重力加速度也随之改变类似问题还可以结合：自由落体，竖直上抛，平抛运动等题组突破7某星球的质量约为地球质量的9倍，半径约为地球半径的一半，若从地球表面高h处平抛一物体，射程