《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 人造卫星课件 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1．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．4．三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

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．(对应学生用书书第55页)1．关于万有引引力定律的说说法正确的是是(B)A．天体间万有有引力与它们们的质量成正正比，与它们们之间的距离离成反比B．任何两个物物体都是相互互吸引的，引引力的大小跟跟两个物体的的质量的乘积积成正比，跟跟它们距离的的平方成反比比C．万有引力与与质量、距离离和万有引力力常量成正比比D．万有引力定定律对质量大大的物体可以以适用，对质质量小的物体体可能不适用用2．设人造地球球卫星绕地球球做匀速圆周周运动，卫星星离地面越高高，则卫星的的(D)A．速度越大B．角速度越大大C．向心加速度度越大D．周期越长3．卫星电话在在抢险救灾中中能发挥重要要作用．第一一代、第二代代海事卫星只只使用静止轨轨道卫星，不不能覆盖地球球上的高纬度度地区．而第第三代海事卫卫星采用同步步和中轨道卫卫星结合的方方案，解决了了覆盖全球的的问题．它由由4颗同步卫星与与12颗中轨道卫星星构成．中轨轨道卫星高度度约为地球半半径的2倍，分布在在几个轨道道平面上(与赤道平面面有一定的的夹角)．地球表面面处的重力力加速度为为g，则中轨道道卫星处的的重力加速速度约为(B)A．g/4B．g/9C．4gD．9g【例1】英国《每日邮报》2008年10月6日报道，欧欧洲宇航局局利用COROT天文望远镜镜发现了一一颗名为COROT­exo­3b的星体，它它不属于目目前所知的的任何一种种．这种星星体在外观观上很像行行星，其密密度是太阳阳系最大行行星木星的的22倍，围绕着着另一颗恒恒星旋转，，其质量非非常大，约约为木星质质量的22倍，木星的的有关数据据见表格．．试根据需需要选取数数据，计算算该星体表表面的重力力加速度．．已知引力力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2，计算结果果保留一位位有效数字字.思路点拨：：①利用引力常常量G可直接计算算；②也可利用COROT­exo­3b星体和木星星质量以及及密度关系系列式求解解．答案：5×102m/s2针对训练11：神舟七号在在距地面大大约343公里的近圆圆轨道上转转一圈用时时约90分钟，请据据此估算地地球的密度度？(已知G＝6.67×10－11N·m2/kg2，地球半径径R＝6400km)答案：5.67×103kg/m32．两种加速度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关键要弄清清比较的两两物体遵循循的规律．．特别是赤赤道上的物物体随地球球自转所需需的F向≪F引，而不是F向＝F引．针对训练21：(2011年北京市朝朝阳区模拟拟)木星至少有有16颗卫星，1610年1月7日伽利略用用望远镜发发现了其中中的4颗．这4颗卫星被命命名为木卫卫1、木卫2、木卫3和木卫4.他的这个发发现对于打打破“地心说”提供了重要要的依据．．若将木卫卫1、木卫2绕木星的运运动看做匀匀速圆周运运动，已知知木卫2的轨道半径径大于木卫卫1的轨道半径径，则它们们绕木星运运行时()A．木卫2的周期大于于木卫1的周期B．木卫2的线速度大大于木卫1的线速度C．木卫2的角速度大大于木卫1的角速度D．木卫2的向心加速速度大于木木卫1的向心加速速度答案：A.人造卫星应应注意的几几个问题1．卫星中的超超重和失重重“超重”是卫星进入入轨道前的的加速上升升过程，此此情景与“升降机”中物体的超超重情况相相同．“失重”是卫星进入入轨道后正正常运转时时，卫星上上的物体“完全失重”(因为重力完完全提供向向心力)，因因此此在在卫卫星星上上的的仪仪器器，，凡凡是是制制造造原原理理与与重重力力有有关关的的均均不不能能正正常常使使用用．．但但应应注注意意卫卫星星中中的的物物体体处处于于失失重重状状态态，，并并不不是是没没有有重重力力了了，，而而是是重重力力完完全全提提供供了了绕绕地地球球做做圆圆周周运运动动的的向向心心力力而而已已．．【例3】】2007年10月24日，，“嫦娥娥一一号号”卫星星星星箭箭分分离离，，卫卫星星进进入入绕绕地地球球轨轨道道．．在在绕绕地地运运行行时时，，要要经经过过三三次次近近地地变变轨轨：：12小时椭圆圆轨道①→24小时椭圆圆轨道②→48小时椭圆圆轨道③→地月转移移轨道④.11月5日11时，当卫卫星经过过距月球球表面高高度为h的A点时，再再一次实实施变轨轨，进入入12小时椭圆圆轨道⑤，后又经经过两次次变轨，，最后进进入周期期为T的月球极极月圆轨轨道⑦.如图所示示，已知知月球半半径为R.(1)请回答：：“嫦娥一号号”在完成第第三次近近地变轨轨时需要要加速还还是减速速？(2)写出月球球表面重重力加速速度的表表达式．．思路点拨拨：根据卫星星变轨的的条件及及万有引引力充当当向心力力求解此此题．涉及变轨轨问题，，要结合合物体的的向心运运动和离离心运动动的条件件分析，，稳定后后仍是万万有引力力充当向向心力的的匀速圆圆周运动动．答案：1.27×1014kg/m3答案：1.8km/s1．(2010年天津理理综，6)探测器绕绕月球做做匀速圆圆周运动动，变轨轨后在周周期较小小的轨道道上仍做做匀速圆圆周运动动，则变变轨后与与变轨前前相比(A)A．轨道半半径变小小B．向心加加速度变变小C．线速度度变小D．角速度度变小本题考查查了变轨轨后各量量的变化化．解决决此题的的关键是是：依据据F万＝F向得出T、a、v、ω与轨道半半径的关关系，从从而确定定选项的的对错．．【测控导航航】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解析：万有引力力常量G是卡文迪迪许利用用扭秤实实验测出出的，故故①对，r趋近于零零时，公公式不再再适用，，②⑤错，公式式中要求求的是两两质量乘乘积，m1与m2受到的引引力不是是一对平平衡力，，故③对④错，所以以选项D正确．4．卫星电电话在抢抢险救灾灾中能发发挥重要要作用．．第一代代、第二二代海事事卫星只只使用静静止轨道道卫星，，不能覆覆盖地球球上的高高纬度地地区．第第三代海海事卫星星采用同同步和中中轨道卫卫星结合合的方案案，它由由4颗同步步卫星星与12颗中轨轨道卫卫星构构成．．中轨轨道卫卫星高高度为为10354公里，，分布布在几几个轨轨道平平面上上(与赤道道平面面有一一定的的夹角角)，在这这个高高度上上，卫卫星沿沿轨道道旋转转一周周的时时间为为6小时．．下列列说法法中正正确的的是(B)A．中轨轨道卫卫星的的线速速度小小于同同步卫卫星的的线速速度B．中轨轨道卫卫星的的角速速度大大于同同步卫卫星的的角速速度C．中轨轨道卫卫星的的向心心加速速度小小于同同步轨轨道卫卫星的的向心心加速速度D．如果果某一一时刻刻某颗颗中轨轨道卫卫星和和某颗颗同步步卫星星与地地球的的球心心在同同一直直线上上，那那么经经过6小时它它们仍仍在同同一直直线上上6．(拓展探探究题题)变轨技技术在在飞船船和空空间站站对接接过程程中有有着广广泛的的应用用．若若某空空间站站运动动的轨轨道可可近似似看做做是以以地心心为中中心，，半径径为r1的圆，现有有一艘准备备和该空间间站对接的的飞船已被被火箭送入入较为接近近空间站的的轨道，它它正以地心心为中心，，半径为r2做匀速圆周周运动．已已知r1＞r2，现开动飞飞船上的小小火箭，以以实现飞船船和空间站站成功对接接，下列说说法正确的的有(B)A．小火箭应应向飞船前前进的方向向喷出燃气气B．小火箭应应向飞船前前进的后方方喷出燃气气C．当飞船和和空间站对对接成功后后，飞船的的速度不变变D．当飞船和和空间站对对接成功后后，飞船的的速度增大大9．(2011届南京市高高三第一次次模拟考试试)“嫦娥二号”探月卫星于于2010年10月1日成功发射射，这次发发射的卫星星直接进入入近地点高高度200公里、远地地点高度约约38万公里的地地月转移轨轨道．当卫卫星到达月月球附近的的特定位置置时，卫星星就必须“急刹车”，也就是近近月制动，，以确保卫卫星既能被被月球准确确捕获，又又不会撞上上月球，并并由此进入入近月点与与月球相距距100公里、运动动周期为12小时的椭圆圆轨道a.再经过两次次轨道调整整，最终进进入100公里的近月月圆轨道b，轨道a和b相切于P点，如图所所示．设月球质量量为M，半径为r，“嫦娥二号”卫星质量为为m，b轨道距月球球表面的高高度为h，万有引力力常量为G.试求下列问问题：(1)进入近月圆圆轨道b后，请写出出卫星受到到月球的万万有引力表表达式；(2)卫星在近月月圆轨道b上运行的速速度表达式式；(3)卫星分别在在椭圆轨道道a、近月圆轨道道b运动时，试比比较经过P点的加速度大大小，并简述述理由．10．(拓展探究题)中国首个月球球探测计划“嫦娥工程”预计在2017年送机器人上上月球，实地地采样送回地地球，为载人人登月及月球球基地选址做做准备．设想想我国宇航员员随“嫦娥”号登月飞船绕绕月球飞行，，飞船上备有有以下实验仪仪器：A.计时表一只；；B.弹簧秤一把；；C.已知质量为