《夺冠之路》福建专用高三物理一轮复习 第4章第4课时 万有引力定律 人造卫星 鲁科

2012高三物理复习课件（导与练福建）第4章第四课时万有引力定律人造卫星编辑ppt编辑ppt1．掌握万有引力定律的内容及计算公式，并会用万有引力定律计算天体运动相关问题．2．知道宇宙速度的含义，并会推导第一宇宙速度，并区分环绕速度和发射速度．3．知道经典时空观和相对论时空观．编辑ppt编辑ppt编辑ppt编辑ppt编辑ppt4．三种宇宙速度三种宇宙速度数值意义第一宇宙速度(环绕速度)7.9km/s①卫星环绕地球表面运行的速度，也是绕地球做匀速圆周运动的最大速度②发射卫星使卫星绕地球做匀速圆周运动的最小地面发射速度编辑ppt续表三种宇宙速度数值意义第二宇宙速度(脱离速度)11.2km/s使卫星挣脱地球引力束缚的最小地面发射速度第三宇宙速度(逃逸速度)16.7km/s卫星挣脱太阳引力束缚的最小地面发射速度编辑ppt

环绕速度是指卫星绕中心天体正常运行时的速度即匀速圆周运动的速度，发射速度是卫星刚离开发射“台”时的速度，即物体的抛出速度．编辑ppt(对应学生用书第55页)1．关于万有引力定律的说法正确的是(

B

)A．天体间万有引力与它们的质量成正比，与它们之间的距离成反比B．任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟两个物体的质量的乘积成正比，跟它们距离的平方成反比C．万有引力与质量、距离和万有引力常量成正比D．万有引力定律对质量大的物体可以适用，对质量小的物体可能不适用编辑ppt2．设人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，卫星离地面越高，则卫星的(

D

)A．速度越大B．角速度越大C．向心加速度越大D．周期越长编辑ppt3．卫星电话在抢险救灾中能发挥重要作用．第一代、第二代海事卫星只使用静止轨道卫星，不能覆盖地球上的高纬度地区．而第三代海事卫星采用同步和中轨道卫星结合的方案，解决了覆盖全球的问题．它由4颗同步卫星与12颗中轨道卫星构成．中轨道卫星高度约为地球半径的2倍，分布在几个轨道平面上(与赤道平面有一定的夹角)．地球表面处的重力加速度为g，则中轨道卫星处的重力加速度约为(

B

)A．g/4B．g/9C．4gD．9g编辑ppt编辑ppt编辑ppt编辑ppt编辑ppt【例1】英国《每日邮报》2008年10月6日报道，欧洲宇航局利用COROT天文望远镜发现了一颗名为COROT­exo­3b的星体，它不属于目前所知的任何一种．这种星体在外观上很像行星，其密度是太阳系最大行星木星的22倍，围绕着另一颗恒星旋转，其质量非常大，约为木星质量的22倍，木星的有关数据见表格．试根据需要选取数据，计算该星体表面的重力加速度．已知引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2，计算结果保留一位有效数字.编辑ppt编辑ppt思路点拨：①利用引力常量G可直接计算；②也可利用COROT­exo­3b星体和木星质量以及密度关系列式求解．编辑ppt答案：5×102m/s2编辑ppt编辑ppt针对训练11：神舟七号在距地面大约343公里的近圆轨道上转一圈用时约90分钟，请据此估算地球的密度？(已知G＝6.67×10－11N·m2/kg2，地球半径R＝6400km)答案：5.67×103kg/m3编辑ppt编辑ppt2．两种加速度的比较种类项目卫星的向心加速度物体随地球自转的向心加速度产生万有引力万有引力的一个分力(另一分力为重力)方向指向地心垂直指向地轴大小a＝g′＝G(地面附近a近似为g)a＝ω2r，其中ω为地球自转的角速度，r为地面上某点到地轴的距离变化随物体到地心距离r的增大而减小从赤道到两极逐渐减小编辑ppt编辑ppt编辑ppt编辑ppt

关键要弄清比较的两物体遵循的规律．特别是赤道上的物体随地球自转所需的F向≪F引，而不是F向＝F引．编辑ppt针对训练21：(2011年北京市朝阳区模拟)木星至少有16颗卫星，1610年1月7日伽利略用望远镜发现了其中的4颗．这4颗卫星被命名为木卫1、木卫2、木卫3和木卫4.他的这个发现对于打破“地心说”提供了重要的依据．若将木卫1、木卫2绕木星的运动看做匀速圆周运动，已知木卫2的轨道半径大于木卫1的轨道半径，则它们绕木星运行时(

)A．木卫2的周期大于木卫1的周期B．木卫2的线速度大于木卫1的线速度C．木卫2的角速度大于木卫1的角速度D．木卫2的向心加速度大于木卫1的向心加速度答案：A.编辑ppt

人造卫星应注意的几个问题1．卫星中的超重和失重“超重”是卫星进入轨道前的加速上升过程，此情景与“升降机”中物体的超重情况相同．“失重”是卫星进入轨道后正常运转时，卫星上的物体“完全失重”(因为重力完全提供向心力)，因此在卫星上的仪器，凡是制造原理与重力有关的均不能正常使用．但应注意卫星中的物体处于失重状态，并不是没有重力了，而是重力完全提供了绕地球做圆周运动的向心力而已．编辑ppt编辑ppt编辑ppt编辑ppt【例3】2007年10月24日，“嫦娥一号”卫星星箭分离，卫星进入绕地球轨道．在绕地运行时，要经过三次近地变轨：12小时椭圆轨道①→24小时椭圆轨道②→48小时椭圆轨道③→地月转移轨道④.11月5日11时，当卫星经过距月球表面高度为h的A点时，再一次实施变轨，进入12小时椭圆轨道⑤，后又经过两次变轨，最后进入周期为T的月球极月圆轨道⑦.如图所示，已知月球半径为R.(1)请回答：“嫦娥一号”在完成第三次近地变轨时需要加速还是减速？(2)写出月球表面重力加速度的表达式．思路点拨：根据卫星变轨的条件及万有引力充当向心力求解此题．编辑ppt编辑ppt

涉及变轨问题，要结合物体的向心运动和离心运动的条件分析，稳定后仍是万有引力充当向心力的匀速圆周运动．编辑ppt编辑ppt编辑ppt答案：1.27×1014kg/m3编辑ppt答案：1.8km/s编辑ppt编辑ppt1．(2010年天津理综，6)探测器绕月球做匀速圆周运动，变轨后在周期较小的轨道上仍做匀速圆周运动，则变轨后与变轨前相比(

A

)A．轨道半径变小B．向心加速度变小C．线速度变小D．角速度变小编辑ppt

本题考查了变轨后各量的变化．解决此题的关键是：依据F万＝F向得出T、a、v、ω与轨道半径的关系，从而确定选项的对错．编辑ppt编辑ppt编辑ppt【测控导航】考点题号1.万有引力公式的理解12.万有引力公式的应用2、3、4、7、93.天体运动中各物理量的关系5、84.卫星变轨问题65.万有引力定律的综合应用10编辑ppt解析：万有引力常量G是卡文迪许利用扭秤实验测出的，故①对，r趋近于零时，公式不再适用，②⑤错，公式中要求的是两质量乘积，m1与m2受到的引力不是一对平衡力，故③对④错，所以选项D正确．编辑ppt编辑ppt编辑ppt4．卫星电话在抢险救灾中能发挥重要作用．第一代、第二代海事卫星只使用静止轨道卫星，不能覆盖地球上的高纬度地区．第三代海事卫星采用同步和中轨道卫星结合的方案，它由4颗同步卫星与12颗中轨道卫星构成．中轨道卫星高度为10354公里，分布在几个轨道平面上(与赤道平面有一定的夹角)，在这个高度上，卫星沿轨道旋转一周的时间为6小时．下列说法中正确的是(

B

)A．中轨道卫星的线速度小于同步卫星的线速度B．中轨道卫星的角速度大于同步卫星的角速度C．中轨道卫星的向心加速度小于同步轨道卫星的向心加速度D．如果某一时刻某颗中轨道卫星和某颗同步卫星与地球的球心在同一直线上，那么经过6小时它们仍在同一直线上编辑ppt编辑ppt6．(拓展探究题)变轨技术在飞船和空间站对接过程中有着广泛的应用．若某空间站运动的轨道可近似看做是以地心为中心，半径为r1的圆，现有一艘准备和该空间站对接的飞船已被火箭送入较为接近空间站的轨道，它正以地心为中心，半径为r2做匀速圆周运动．已知r1＞r2，现开动飞船上的小火箭，以实现飞船和空间站成功对接，下列说法正确的有(

B

)A．小火箭应向飞船前进的方向喷出燃气B．小火箭应向飞船前进的后方喷出燃气C．当飞船和空间站对接成功后，飞船的速度不变D．当飞船和空间站对接成功后，飞船的速度增大编辑ppt编辑ppt编辑ppt编辑ppt编辑ppt9．(2011届南京市高三第一次模拟考试)“嫦娥二号”探月卫星于2010年10月1日成功发射，这次发射的卫星直接进入近地点高度200公里、远地点高度约38万公里的地月转移轨道．当卫星到达月球附近的特定位置时，卫星就必须“急刹车”，也就是近月制动，以确保卫星既能被月球准确捕获，又不会撞上月球，并由此进入近月点与月球相距100公里、运动周期为12小时的椭圆轨道a.再经过两次轨道调整，最终进入100公里的近月圆轨道b，轨道a和b相切于P点，如图所示．设月球质量为M，半径为r，“嫦娥二号”卫星质量为m，b轨道距月球表面的高度为h，万有引力常量为G.试求下列问题：(1)进入近月圆轨道b后，请写出卫星受到月球的万有引力表达式；(2)卫星在近月圆轨道b上运行的速度表达式；(3)卫星分别在椭圆轨道a、近月圆轨道b运动时，试比较经过P点的加速度大小，并简述理由．编辑ppt编辑ppt10．(拓展探究题)中国首个月球探测计划“嫦娥工程”预计在2017年送机器人上月球，实地采样送回地球，为载人登月及月球基地选址做准备．设想我国宇航员随“嫦娥”号登月飞船绕月球飞行，飞船上备有以下实验仪器：A.计时表一只；B.弹簧秤一把；C