高考物理一轮专题 万有引力定理及其应用突破课件 鲁科.ppt

2021/8/11 星期三11开普勒行星运动定律定律内容图示或公式开普勒第一定律所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上2021/8/11 星期三22021/8/11 星期三32.万有引力定律(1)内容：宇宙间的一切物体都是相互吸引的，两个物体间引力的大小跟它们的成正比，跟它们的成反比(3)适用条件：公式适用于距离很远、可以看做 的物体之间当两个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也可以视为质点，r是指两之间的距离质量的乘积质量的乘积距离的二次方距离的二次方质点质点球心球心2021/8/11 星期三43应用万有引力定律分析天体的运动(1)基本方法：把天体的运动看成，其所需向心力由万有引力提供，有(2)3种宇宙速度第一宇宙速度：v17.9 km/s，是物体在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动的 绕行速度，也是在地面上发射卫星的发射速度匀速圆周运动匀速圆周运动最大最大最小最小2021/8/11 星期三5第二宇宙速度：v211.2 km/s，在地面附近发射飞行器，使其克服、永远离开地球所需的最小速度第三宇宙速度：v316.7 km/s，在地面附近发射飞行器，能够挣脱的束缚飞到太阳系外的最小速度(3)地球同步卫星所谓地球同步卫星，是相对于地面、和地球自转具有相同周期的卫星，T24 h同步卫星必须位于赤道上空且距离地面的高度是一定的静止静止地球引力地球引力太阳引力太阳引力2021/8/11 星期三6考点一对开普勒定律的理解1开普勒第一定律说明：不同行星绕太阳运行时的椭圆轨道是不同的2开普勒第二定律说明：行星在近日点的速率大于在远日点的速率，从近日点向远日点运动时速率变小，从远日点向近日点运动时速率变大2021/8/11 星期三72021/8/11 星期三82021/8/11 星期三9【案例1】(2009四川理综)据报道，2009年4月29日，美国亚利桑那州一天文观测机构发现一颗与太阳系其他行星逆向运行的小行星，代号为2009HC82.该小行星绕太阳一周的时间为3.39年，直径23千米，其轨道平面与地球轨道平面呈155的倾斜假定该小行星与地球均以太阳为中心做匀速圆周运动，则小行星和地球绕太阳运动的速度大小的比值为()A3.391/3B3.391/2C3.393/2 D3.392/32021/8/11 星期三102021/8/11 星期三11【即时巩固1】如图所示是行星m绕恒星M运动情况的示意图下列说法正确的是()A速率最大点是B点B速率最小点是C点Cm从A到B做减速运动Dm从B到A做减速运动【答案】C2021/8/11 星期三12考点二万有引力定律1万有引力定律的适用条件(1)严格地说，万有引力定律只适用于质点间的相互作用(2)两个质量分布均匀的球体间的相互作用，也可用本定律计算，其中r是两个球体球心间的距离(3)一个均匀球体与球外一个质点的万有引力，也可用本定律计算，其中r为球心到质点间的距离(4)两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时，公式也近似适用，其中r为两物体质心间的距离2021/8/11 星期三132021/8/11 星期三142021/8/11 星期三152021/8/11 星期三16【即时巩固2】(2009广东理科基础)宇宙飞船在半径为R1的轨道上运行，变轨后的半径为R2，R1R2.宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，则变轨后宇宙飞船的()A线速度变小 B角速度变小C周期变大 D向心加速度变大2021/8/11 星期三172021/8/11 星期三182021/8/11 星期三192021/8/11 星期三20【技巧提示】只要知道某一天体的轨道半径以及线速度、角速度、周期中的某一个参数，就可计算出吸引它做圆周运动的中心天体的质量例如，根据月球的运动情况可计算出地球的质量，根据地球绕太阳的运动情况可求出太阳的质量2021/8/11 星期三212021/8/11 星期三222021/8/11 星期三23【案例3】(2010全国理综)如图，质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速圆周运动，星球A和B两者中心之间的距离为L.已知A、B的中心和O三点始终共线，A和B分别在O的两侧，引力常数为G.(1)求两星球做圆周运动的周期；2021/8/11 星期三24(2)在地月系统中，若忽略其它星球的影响，可以将月球和地球看成上述星球A和B，月球绕其轨道中心运行的周期记为T1.但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行周期记为T2.已知地球和月球的质量分别为5.981024 kg和7.351022 kg.求T2与T1两者平方之比(结果保留3位小数)2021/8/11 星期三252021/8/11 星期三262021/8/11 星期三272021/8/11 星期三28【技巧点拨】解答双星问题时，要注意双星的向心力、周期、角速度相等，只是因为它们的半径不同，线速度也就不同2021/8/11 星期三292021/8/11 星期三302021/8/11 星期三312021/8/11 星期三32【案例4】假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星，若它贴近该天体的表面做匀速圆周运动的运行周期为T1，已知万有引力常量为G，则该天体的密度是_若这颗卫星距该天体表面的高度为h，测得在该处做匀速圆周运动的周期为T2，则该天体的密度又可表示为_2021/8/11 星期三332021/8/11 星期三342021/8/11 星期三352021/8/11 星期三362021/8/11 星期三372021/8/11 星期三382021/8/11 星期三392021/8/11 星期三402021/8/11 星期三412021/8/11 星期三42【案例5】(2010山东理综)1970年4月24日，我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功，开创了我国航天事业的新纪元“东方红一号”的运行轨道为椭圆轨道，其近地点M和远地点N的高度分别为439 km和2 384 km，则()A卫星在M点的势能大于N点的势能B卫星在M点的角速度大于N点的角速度C卫星在M点的加速度大于N点的加速度D卫星在N点的速度大于7.9 km/s2021/8/11 星期三43【解析】卫星从M点到N点，万有引力做负功，势能增大，A项错误；由开普勒第二定律知，M点的角速度大于N点的角速度，B项正确；由于卫星在M点所受万有引力较大，因而加速度较大，C项正确；卫星在远地点N的速度小于其在该点做圆周运动的线速度，而第一宇宙速度7.9 km/s是线速度的最大值，D项错误【答案】B、C2021/8/11 星期三44【即时巩固5】(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，如图所示关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有()2021/8/11 星期三45A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2021/8/11 星期三46【解析】在椭圆轨道上，近地点的速度最大，远地点的速度最小，A选项正确由万有引力定律可知飞机在A点受到的引力是个定值，由此结合牛顿第二定律可知飞机在A点的加速度是个定值，故D项错误飞机从A点进入轨道相对于轨道可看成近心运动，则可知飞机在轨道上A点速度小于轨道上A点速度，再结合动能定义式可知B选项正确根据低轨道卫星的周期小，高轨道卫星周期大可知C选项正确综上知正确答案为A、B、C.【答案】A、B、C2021/8/11 星期三472021/8/11 星期三482021/8/11 星期三49