全程复习广西专用广西专用高考物理一轮复习万有引力人造卫星课件新人教

第3讲万有引力人造卫星1.内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成______，跟它们的距离的二次方________2.公式：F=______，其中G为引力常量，G=6.67×10-11N·m2/kg2，由卡文迪许扭秤实验测定考点1万有引力定律正比成反比3.适用条件：两个__________的相互作用（1）质量分布均匀的球体间的相互作用，也可用本定律来计算，其中r为________________.（2）一个质量分布均匀的球体和球外一个质点之间的万有引力也适用，其中r为____________________.质点之间两球心间的距离质点到球心间的距离1.解决天体圆周运动问题的两条思路（1）在中心天体表面或附近而又不涉及中心天体的自转运动时，万有引力等于重力，即整理得Gm′=gR2，称为黄金代换.（g表示天体表面的重力加速度）（2）天体运动的向心力来源于天体之间的万有引力，即2.天体质量和密度的计算（1）估算中心天体的质量.①从环绕天体出发:通过观测环绕天体运动的周期T和轨道半径r，就可以求出中心天体的质量m′.②从中心天体本身出发:只要知道中心天体表面的重力加速度g和半径R，就可以求出中心天体的质量m′.（2）估算中心天体的密度ρ.测出卫星绕天体做匀速圆周运动的半径r和周期T，由得（R0为天体的半径）若卫星绕中心天体表面运行时，轨道半径r=R0，则有有一宇宙飞船到了某行星的表面附近（该行星没有自转运动），以速度v接近行星表面匀速飞行，测出运动的周期为T，已知引力常量为G，则可得（）A.该行星的半径为B.该行星的平均密度为C.无法测出该行星的质量D.该行星表面的重力加速度为【解析】选A、B、D.由可得：A正确；由可得：C错误；由得：B正确；由得：D正确.考点2人造卫星与宇宙速度______

____________数值(km/s)7.9宇宙速度第一宇宙速度(环绕速度)第二宇宙速度(脱离速度)11.2意义是人造地球卫星的最小____速度，也是人造地球卫星绕地球做圆周运动的__________速度.使物体挣脱______引力束缚的最小发射速度.第三宇宙速度(逃逸速度)16.7使物体挣脱______引力束缚的最小发射速度.太阳地球最大环绕发射1.卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系做匀速圆周运动的卫星所受万有引力完全提供所需向心力，即由可推导出：2.卫星的变轨问题当卫星由于某种原因速度突然改变时（开启或关闭发动机或空气阻力作用），万有引力不再等于向心力，卫星将做变轨运行:（1）当卫星的速度突然增加时，即万有引力不足以提供向心力，卫星将做离心运动，脱离原来的圆轨道，轨道半径变大，当卫星进入新的轨道稳定运行时由可知其运行速度比原轨道时减小;（2）当卫星的速度突然减小时，即万有引力大于所需要的向心力，卫星将做近心运动，脱离原来的圆轨道，轨道半径变小，当卫星进入新的轨道稳定运行时由可知其运行速度比原轨道时增大;卫星的发射和回收就是利用这一原理.3.地球同步卫星的特点（1）轨道平面一定：轨道平面和赤道平面重合.（2）周期一定：与地球自转周期相同，即T＝24h＝86400s.（3）角速度一定：与地球自转的角速度相同.（4）高度一定：据得=4.23×104km，卫星离地面高度h＝r－R≈6R（为恒量）.（5）绕行方向一定：与地球自转的方向一致.4.极地卫星和近地卫星（1）极地卫星运行时每圈都经过南北两极，由于地球自转，极地卫星可以实现全球覆盖.（2）近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星，其运行的轨道半径可近似认为等于地球的半径，其运行线速度约为7.9km/s.（3）两种卫星的轨道平面一定通过地球的球心.我国数据中继卫星“天链一号01星”在西昌卫星发射中心发射升空，经过4次变轨控制后，成功定点在东经77°赤道上空的同步轨道.关于成功定点后的“天链一号01星”，下列说法正确的是（）A.运行速度大于7.9km/sB.离地面高度一定，相对地面静止C.绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大D.向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等【解析】选B、C.由万惧有引尽力提毕供向提心力欢得：即线联速度v随轨雪道半臭径r的增忆大而榜减小甘，v=汤7.垫9宽km嚷/s为第一辽宇宙忆速度沃即围摧绕地语球表件面运摊行的换速度桌；因刺同步彩卫星淋轨道唱半径比圆地球崭半径游大很煌多，斩因此超其线真速度照应小叠于7.四9电km救/s，故A错；因同餐步卫茄星与明地球既自转悼同步堡，即T、ω相同鹿，故俯其相起对地滤面静止，织由公熔式演得僚因G、m′、ω、R均为购定值斤，故h一定峡为定腰值，B对；太因同菌步卫爽星周栽期T同=2属4小时姐，月球溉绕地距球转掏动周臣期T月≈30天，钱即T同<T月，由银公式婶得，ω同>ω月，故C对；棚同步菌卫星册与静透止在俱赤道膜上的费物体撞具有垒共同的角税速度喘，由吉公式a向=r牺ω2，可粮得：竟因同轨道持半径傍不同，升故其佳向心宵加速欢度不收同，D错误.天体增质量跌和密冒度的悦估算【例证1】（20逗11伸·福建云高考仁）“症嫦娥终二号通”是致我国经月球反探测锋第二期蹈工程相的先搬导星.若测租得“梅嫦娥效二号阶”在匀月球纯（可红视为在密度百均匀的熟球体陆）表振面附现近圆译形轨公道运历行的凶周期T，已疫知引恭力常兼量为G，半越径为R的球骄体体芦积公总式革则放可估描算月姻球的始（展）A.密度B.质量C.半径D.自转桐周期【解题疲指南】解答任本题根时可捉按以戒下思漏路分匀析：（1）利货用万另有引池力提活供向断心力梨列式.（2）结吗合隐己含条行件r=纽奉R和球震体体铲积公系式联以立求取解.【自主余解答】选A.由万楚有引林力提毒供向尿心力作有在月关球表套面轨秃道有r=裕R，由创球体挠体积天公式的联立暴解得决月球的密劲度扭故愉选A.【总结听提升】中心顶天体哀的质岩量和败密度爆的估需算方叮法（1）测躁出中钞心天考体表银面的茫重力上加速店度g，估暖算天元体质疑量：进而典求得（2）利平用环砍绕天居体的搞轨道骡半径r、周蛛期T，估辩算天蔑体质灿量：即即若环雷绕天描体绕韵中心佳天体尘表面题做匀句速圆菊周运厦动时烟，轨餐道半寒径r=执R，则【变式幸训练】（20搁11酱·江苏谱高考哈）一圈行星惭绕恒嗓星做女圆周执运动.由天觉文观英测可背得，挎其运娘行周逝期为T，速庸度为v，引集力常遗量为G，则（转）A.恒星羞的质想量为B.行星树的质穷量为C.行星宇运动句的轨附道半狐径为D.行星恢运动馅的加汤速度衣为【解析】选A、C、D.根据胜周期愧公式艇可得C对；然根据向心闲加速饭度公禾式D对；范根据程万有展引力倒提供较向心踏力可得A对，B错.人造愉卫星淋问题委的规饺范求邪解【例证2】（20关12谦·南宁组模拟代）（12分）助已知膏地球豆半径盛为R，地泳球表迷面重慢力加齿速度例为g，不悄考虑召地球垂自转颗的影畜响.（1）推抛导第诊一宇件宙速刃度v1的表撞达式猜；（2）若眯卫星招绕地阶球做曾匀速悟圆周移运动巷，运献行轨夹道距绳离地乘面高扰度为h，求画卫星道的运粗行周今期T.【解题呢指南】解答欣本题取时应救注意衰理解描以下舞两点柳：（1）“第一头宇宙埋速度”的含稿义即纹轨道咐半径r与地赏球半质径R相等.（2）地葵球卫晶星的娱周期蓄、线嫁速度俊、向象心加供速度谷均由古轨道押半径桑决定.【规范淡解答】（1）设甲卫星却的质春量为m，地垦球的皇质量中为M在地圆球表由面附旦近满恋足①（2分）卫星居做圆闹周运白动的且向心助力等慕于它屡受到记的万攀有引电力②（2分）解得纸（2分）（2）考遇虑①币式，进卫星杯受到胀的万滩有引慌力为③（2分）由牛浊顿第听二定售律贫④（2分）联立只③④咳式解福得恐（2分）答案底：（1）妇（2）【互动廉探究】在【例证2】中，嫁若题锤干中黑再加世上“惕已知饼月球败的半野径为R0,月球即表面柳重力溜加速亮度为g0，不明考虑责月球蚕自转栋的影则响.”则月房诚球的缠第一围宇宙要速度消与地工球的敬第一阀宇宙尽速度断之比判为多间少？【解析】设卫棕星的刮质量绞为m，月旋球的悟质量均为M0在月兰球表许面附荒近，斗由牛讯顿第编二定善律有得牛①卫星战做圆障周运域动，竹由牛凉顿第皇二定喘律有②联立屠①②泛式得备到同理氧可得故答案瞒：【总结用提升】人造扯卫星潮问题幕的解速题技基巧（1）利运用万餐有引巨力提筹供向乐心力贩的不窃同表劈燕述形艰式：①②（2）解材决力爸与运筐动关敏系的绸思想颂还是煮动力蚀学思快想，驳解决填力与期运动学的关授系的动桥梁象还是代牛顿塑第二歼定律.①卫星斯的a、v、ω、T是相贸互联愧系的校，其论中一研个量炕发生厘变化悦，其贴他各麦量也挠随之跪发生苦变化.②a、v、ω、T均与挠卫星葡的质秒量无康关，挎只由遇轨道劈燕半径r和中座心天瞧体质幻玉量共屈同决事定．【变式考备选】（20炭11限·天津霞高考杆）质污量为m的探嘴月航鹅天器萌在接帮近月球域表面徒的轨崇道上摇飞行栋，其坐运动撑视为都匀速陈圆周吨运动.已知围月球续质量为M，月磨球半运径为R，月稿球表容面重笛力加衬速度扛为g，引毛力常蔽量为G，不即考虑刻月球浪自转投的影捡响，矩则航完天器浴的（句）A.线速约度B.角速浪度C.运行懂周期D.向心栗加速咳度【解析】选A、C．月陆球对华探月镇航天坟器的捆万有脾引力唤提供侵探月展航天器在岁月球黑附近按做匀铅速圆潜周运违动所我需要寻的向比心力讽，根训据牛彻顿第针二定律梳列方却程得施则糖探月和航天枯器的跳线速析度为司选项A正确.其加金速度能选假项D错误.又知吩，在月球只附近唯满足探因此半探月藏航天食器的激角速锁度搁其周期为筑选缠项B错误警，而骂选项C正确.卫星却变轨令问题【例证3】（20宾12妄·汕头僻模拟姿）北象京航奏天飞梳行控漂制中无心对参“嫦侨娥一帽号”缠卫星风实施丛多次色变轨砖控制道并获德得成陕功.首次捕变轨口是在请卫星露运行冤到远零地点蛾时实德施的薯，紧愿随其星后进竹行的3次变街轨均捏在近膛地点害实施.“嫦娥树一号棍”卫供星的位首次蔑变轨武之所染以选确择在控远地辛点实悲施，蛾是为插了抬芬高卫近星近机地点钟的轨殖道高妹度.同样撤的道带理，甚要抬紧高远鹅地点坛的高注度就笼需要卫在近市地点揪实施翼变轨.如图阿为“缘瑞嫦娥景一号秤”某地次在统近地壶点A由轨砌道1变轨凉为轨柱道2的示轨意图煌，下得列说蜘法中苗正确饼的是帝（疗）A.唉“嫦娥薯一号奖”在黎轨道1的A点处叛应点彩火加遇速B.庙“嫦娥姐一号饿”在碑轨道1的A点处关的速毁度比搞轨道2的A点处大的速列度大C.杂“嫦娥得一号挑”在怎轨道1的A点处恼的加东速度陆比在吼轨道2的A点处捉的加孤速度冰大D.瘦“嫦娥犯一号渔”在紫轨道1的B点处致的机粗械能稳比在葵轨道2的C点处欧的机热械能伯大【解题筝指南】解答披本题咽可按吼以下惕思路肌进行色分析深和判钟断：（1）要锅增大坟卫星恋的轨植道半侄径时顷必须捆加速.（2）卫撞星的狡机械将能随筒轨道茫半径述的增狮大而骆增大.【自主厚解答】选A.卫星源要由泽轨道1变轨陪为轨蜡道2在A处需椅做离搜心运动，蹄应加跨速使掩其做伴圆周缓运动堆所需押向心搅力似大确于地港球所容能提仔供的万哄有引屿力谷故A项正切确、B项错币误；筒由府可知飞，卫星在路不同想轨道钞同一呼点处边的加赛速度六大小歉相等超，C项错族误；帽卫星葡由轨道1变轨译到轨好道2，反嚼冲发舒动机撇的推诸力对赞卫星烧做正补功，握卫星裤的机械能剑增加邮，所罩以卫腰星在纠轨道1的B点处字的机史械能虑比在那轨道2的C点处的碎机械神能小攀，D项错贿误.【总结地提升】卫星卖变轨起时半炭径的虫变化忆，根粉据万亏有引服力和忍所需再向心钱力的欺大小茂关系症判断坑；稳绍定在触新轨两道上刘的运井行速冷度变雕化由判断.对易饰错选码项及孔错误烟原因肯具体令分析蜘如下患：易错角度错误原因

易错选B误认为在两轨道上的A点处，由及r2>r1得出v1>v2，实际上在不同轨道的同一点必须加速或减速才能实现变轨，若要增大轨道半径，必须增大速度.

易错角度错误原因

易错选C错误选用公式，认为两轨道上的A点处由和r1<r2得出a1>a2

，实际上不同轨道的同一点受力相同，故加速度大小是相同的.

【变式译训练】（20哨12晓·南宁喇模拟境）20黄11年11月1日清绵晨5时58分10秒，激中国辱“长乡丰征二订号”F遥八猜运载鸽火箭芒在酒朗泉卫混星发聪射中离心载息人航肠天发言射场暑点火愧发射砖，火凉箭飞佩行58闹3秒后勤，将姿“神旁舟八渴号”涌飞船去成功湿送入移预定示椭圆宗轨道.1誉1月3日凌买晨由堤原来河的椭业圆轨全道变蛙为距鸽离地扣面高爷度为h（为34科3喂km）的评“天资宫一冤号”汗所在凤的圆届形轨主道.已知跨飞船隐质量勾为m,地球从半径扇为R，地耻面的烈重力弦加速吧度为g,地球今自转桃的角洽速度矩为ω,则下汉列说遥法正甲确的清是（前）A.飞船充由椭迹圆轨唤道变借为圆谅形轨悉道时,需要蕉在椭清圆轨博道的垂远地淹点使飞船付减速B.飞船幕做匀强速圆阿周运糕动时,运行猴速度肃大于7.等9籍km循/sC.飞船徒在圆疾形轨异道上娃运动晒时,宇航铁员将赵不受承重力锄作用D.飞船晶在圆富形轨螺道上踏运动伴时的闲动能Ek满足m（R+赵h）2ω2＜Ek＜mg（R+砖h）【解析】选D.飞船滴由椭绍圆轨叫道变饰为圆湿形轨尚道需亡要在拜远地羊点加速,A错;飞船胡绕地烂球做幼匀速牛圆周上运动密时速粪度的陈最大监值为7.舍9迟km挖/s啦,轨道隶越高道速度污越小,B错;宇航弦员在介飞船饲中处疯于完矿全失脾重状羊态,受到的踢万有宰引力勿即为峰所受孝的重惧力,完全反失重性状态让不是测重力巧为零,C错;飞船倘的运高动周侮期小授于地掠球的窗自转郊周期,故飞宅船的面角速俘度大祖于地乌球自转央的角锣速度ω,飞船之的线俩速度v＞ω（R+牵h）,飞船框的向术心加究速度小洽于地泥球表达面的父重力份加速泡度g,根据域向心揭加速弯度美可知边飞船线速切度v2＜g（R+级h）,故飞鞠船在敬圆轨慌道上滚运动污的动腿能满各足m（R+证h）2ω2＜Ek＜mg（R+锁h）,D正确.【例证】两颗千卫星聪在同乳一轨蚁道平仍面内址绕地始球做肤匀速作圆周爆运动龄，地托球半询径为R，地罢球的里质量骄为M，a卫星称离地瓦面的档高度刃等于R，b卫星敢离地室面高书度为3R，则走：（1）a、b两卫耍星运谱行周奸期之心比Ta∶Tb是多盟少？（2）若惯某时阳刻两垒卫星杂正好吸同时糖通过绪地面骨同一弹点正位上方贸，则a至少朵经过锻多少圾个周畏期与b相距多最远遥？考查内容卫星的追及问题【规范迹解答】（1）对死做匀仙速圆乳周运复动的暴卫星饼使用宪向心点力公桃式可得衣：所以（2）由气可界知：ωa>ωb，即a转动肃得更补快.设经石过时啦间t两卫薄星相迅距最些远，抚则由集图可骨得：θa-θb=（2n妖-1）π（n=理1，2，3…）其中n=拦1时对培应的耽时间糖最短.而θ=回ωt，往所烫以得答案递：（1）1∶（2）1.火星炸的质绸量和崖半径应分别缓约为注地球腿的骗和滩地肌球表挤面的沾重力狸加速度姿为g地，则牙火星扫表面弦的重誉力加肌速度浴约为漂（沟）A.放0.菊2g地B.话0.缴4g地C.魄2.扯5g地D.肯5g地【解析】选B.在星膜球表声面有偶故火猛星表倚面的都重力宴加速度与室地球竹表面澡的重吊力加习速度里之比蜻为：尖故B正确.2.关于博地球磨的第昼一宇计宙速警度，好下列槽表述斑正确香的是景（根）A.第一荣宇宙巾速度康又叫害环绕饶速度B.第一宴宇宙修速度春又叫雅脱离掘速度C.第一渴宇宙晋速度望跟地世球的任质量忧无关D.第一泽宇宙屿速度棋跟地幻玉球的用半径识无关【解析】选A.第一赠宇宙尽速度愉又叫管环绕私速度粮，A对，B错；赠万有跳引力提巷供向询心力弓，由麻可详知第烘一宇脊宙速育度与街地球她的质著量和半虚径有销关，C、D错.3.（20裹11群·山东听高考置）甲候、乙法为两单颗地啦球卫丛星，坝其中址甲为摄地球汽同步蛮卫星峡，乙衡的运作行高棍度低上于甲烈的运退行高售度，