《高考风向标》高考物理一轮复习 专题四 第4讲 万有引力定律及其应用课件

第4讲万有引力定律及其应用考点1万有引力定律及应用1．万有引力定律(1)万有引力定律的内容和公式质量的乘积

①内容：自然界中任何两个物体都是互相吸引的，引力的大小跟这两个物体的___________成正比，跟它们的__________成反比．距离的平方引力常量，由英国物理学家________利用扭秤装置第一次测得． (2)适用条件：公式适用于_____间的相互作用．均匀的球体也可视为质量集中于球心的质点，r是两球心间的距离．2．应用万有引力定律分析天体的运动卡文迪许质点

(1)总体思路：天体运动的轨迹近似为圆轨道，向心力来源于万有引力，线速度v、角速度ω、周期T、加速度a都决定于轨道半径r，参量之间相互制约．6.67×10－11N·m2/kg2mω2RgR2

(2)建立方程解决问题的方法：运动学参量给出物体需要的向心力都应与万有引力建立方程，进行讨论．(3)天体质量M、密度ρ的估算小小大大

(4)通讯卫星：即地球同步通讯卫星，与地球自转周期_____，角速度相同；与地球赤道同平面，在赤道的_____方，高度一定，绕地球做匀速圆周运动；线速度、向心加速度大小相同．三颗同步卫星就能覆盖地球．相同正上

(5)“双星”问题：两颗星球运行的角速度、周期相等；轨道半径不等于引力距离(重要)．)D1．(单选)下列哪一组数据不能够估算出地球的质量(A．月球绕地球运行的周期与月地之间的距离B．地球表面的重力加速度与地球的半径C．绕地球运行卫星的周期与线速度D．地球表面卫星的周期与地球的密度

2．(单选)(2011年肇庆检测)“嫦娥二号”卫星于2010年10月1日18时59分57秒在西昌卫星发射中心发射升空，“嫦娥二号”卫星在距月球表面约100km高度的轨道上绕月运行，较“嫦娥一号”距月表200km的轨道要低，若把这两颗卫星的运行都看成是绕月球做匀速圆周运动，下列说法正确的是()BA．“嫦娥二号”的线速度较小B．“嫦娥二号”的周期较小C．“嫦娥二号”的角速度较小D．“嫦娥二号”的向心加速度较小3．(单选)(2011年广州一模)某一时刻，所有的地球同步卫星()DA．向心力相同C．向心加速度相同B．线速度相同D．离地心的距离相同

解析：所有的地球同步卫星离地心的高度都相同；注意线速度、向心加速度是矢量．选项D正确．

4．在天体运动中，将两颗彼此距离较近的恒星称为双星．它们围绕两球连线上的某一点做圆周运动．由于两星间的引力而使它们在运动中距离保持不变．已知两星质量分别为M1

和M2，相距L，求它们的角速度．

解：如图22，设M1的轨道半径为r1，M2

的轨道半径为r2，由于两星绕O点做匀速圆周运动的角速度相同，都设为ω，根据万有引力定律有：图22考点2卫星变轨问题和三种宇宙速度

1．卫星变轨问题 (1)解卫星变轨问题，可根据其向心力的供求平衡关系进行分析求解． ①若F供＝F求，供求平衡——物体做匀速圆周运动．②若③若F供＞F求，供过于求——物体做向心运动．卫星要达到到由圆轨道道变成椭圆圆轨道或由由椭圆轨道道变成圆轨轨道的目的的，可以以通过加加速(离离心)或或减速(向心)实现．．(2)行行星(卫卫星)的的运动轨轨道为椭椭圆时，，恒星(或行星星)位于于该椭或运动时时间进行行定性分分析．(3)速速率比较较：同一一点上，，外轨道道速率大大；同一一轨道上上，离焦点越近近速率越越大．(4)卫卫星在变变轨过程程中，机机械能并并不守恒恒．轨道道半径越越大，运动的速速度越小小，但发发射时所所需要的的能量却却越多，，即发射射速度要越大．．(5)在在处理变变轨问题题时，一一定要分分清圆轨轨道与椭椭圆轨道道，弄清楚轨道道切点上上速度的的关系，，再根据据机械能能的变化化分析卫卫星的运动情况况．2．三种种宇宙速速度(1)第第一宇宙宙速度(环绕速速度)：：v＝7.9km/s，，是人造造卫星近近地环绕速度度．它是是人造卫卫星在地地面附近近环绕地地球做匀匀速圆周周运动所必须具具有的速又是环绕地球做匀速圆周运动的卫星中的最大运行速度．第一宇宙速度的求解方法如下：(2)第第二宇宙宙速度(脱离速速度)：：v＝11.2km/s，在地地面上发发射物体，使使之能够够脱离地地球的引引力作用用，成为为绕太阳阳运行的的人造行星或飞飞到其他宙速度．(3)第第三宇宙宙速度(逃逸速速度)：：v＝16.7km/s，在地地面上发发射物体，使使之最后后能脱离离太阳的的引力范范围，飞飞到太阳阳系以外外的宇宙空间所所必需的的最小速速度，称称为第三三宇宙速速度．5．(双选)2008年年9月月25日日至28日日我国成成功实施施了“神神舟”七号载人人航天飞飞行并实实现了航航天员首首次出舱舱．飞船船先沿椭椭圆轨道飞行，，后在远远地点343千米米处点火火加速，，由椭圆圆轨道变变成高度为343千千米的的圆轨道道，在此此圆轨道道上飞船船运行周周期约为为90分钟．如图4－4－1所所示，下列列判断正确的的是()图4－4－－1A．飞船变轨轨前后的机械械能相等B．飞船在圆圆轨道上时航航天员出舱前前后都处于失失重状态C．飞船在此此圆轨道上运运动的角度速速度大于同步步卫星运动的的角速度D．飞船变轨轨前通过椭圆圆轨道远地点点时的加速度度大于变轨后后沿圆轨道运动动的加速度在此圆轨道上上运动的角速速度大于同步步卫星运动的的角速度，C正确；飞船变轨轨前通过椭圆圆轨道远地点点时只有万有有引力提供向心力，变轨后沿沿圆轨道运动动也是只有万万有引力提供供向心力，所所以加速度相等，，D不正确．解析：飞船点火变轨轨，前后的机机械能不守恒恒，所以A不正确；飞船在圆圆轨道上时的的万有引力提提供向心力，，航天员出舱舱前后都处于失重重状态，B正确；飞船在在此圆轨道上上运动的周期期90答案：BC6．(双选)(2011年增城调研)关于卫星的说说法中正确的的是()A．绕地球球做匀速圆圆周运动的的卫星的运运行速度可可能达到10km/sB．同步卫卫星运行经经过广州正正上空CD7．(单选)地球同步卫星离离地心的距距离为r，运动速度度为v加速度为a1；地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速速度为v2，地球半径径为)A热点人造卫星和和天体运动动问题【例1】(单选)(2010年重庆卷)月球与地球球质量之比比约为1∶80，有研研究者认为为月球和地地球可视为为一个由两两质点构成的双双星系统，它们们都围绕月月地连线上上某点O做匀速圆周周运动．据据此观点，可知月月球与地球球绕O点运动的线线速度大小小之比约为为()CA．1∶6400C．80∶∶1B．1∶80D．6400∶11．．(双选选)(2010年深深圳圳一一模模)某卫卫星星在在月月球球上上空空绕绕月月球球做做匀匀速圆圆周运运动动，，若若知物物理理量量可可以以求求出出)ADA．．月月球球的的质质量量C．．月月球球对对卫卫星星的的引引力B．．月月球球的的密密度度D．．卫卫星星的的向向心心加加速速度2．．(单选选)(2010年全全国国卷卷ⅡⅡ)已知知地地球球同同步步卫卫星星离离地地面面的的高高度约约为为地地球球半半径径的的6倍倍．．若若某某行行星星的的平平均均密密度度为为地地球球平平均均密密度度的一半，，它的同同步卫星星距其表表面的高高度是其其半径的的2.5倍倍，则该该行星的自自转周期期约为()BA．6小小时B．12小时时C．24小时时D．36小时时易错点：：人造卫卫星变轨轨问题【例1】一颗正在在绕地球球转动的的人造卫卫星，由由于受到阻阻力作用则将会会出现()BA．速度度变小C．角速速度变小小B．动能能增大D．半径径变大1．(单选)(广东四校校2011届高三联联考)如图4－4－－2所所示，a、b、c