高考物理 第4讲 万有引力定律及其应用考点整合复习课件.ppt

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1、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2021/8/11 星期三1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、周期 T、加速度 a 都决定于轨道半径 r，参量之间相互制约6.671011Nm

2、2/kg22021/8/11 星期三2m2RgR2(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2021/8/11 星期三3(3)天体质量 M、密度的估算小小大大2021/8/11 星期三4(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

3、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2021/8/11 星期三52021/8/11 星期三62(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 100 km 高度的轨道上绕月运行，较“嫦娥一号”距月表 200 km 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2021/8/11

4、星期三73(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2021/8/11 星期三8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，根据万有引力定律有：图 222021/8/

5、11 星期三9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若 F供F 求，供求平衡物体做匀速圆周运动2021/8/11 星期三10若 F 供F 求，供不应求物体做离心运动若 F 供F 求，供过于求物体做向心运动卫星要达到由圆轨道变成椭圆轨道或由椭圆轨道变成圆轨道的目的，可以通过加速(离心)或减速(向心)实现(2)行星(卫星)的运动轨道为椭圆时，恒星(或行星)位于该椭或运动时间进行定性分析(3)速率比较：同一点上，外轨道速率大；同一轨道上，离焦点越近速率越大2021/8/11 星期三11(4)卫星在变轨过程中，机械能并不守恒轨道半径

6、越大，运动的速度越小，但发射时所需要的能量却越多，即发射速度要越大(5)在处理变轨问题时，一定要分清圆轨道与椭圆轨道，弄清楚轨道切点上速度的关系，再根据机械能的变化分析卫星的运动情况2三种宇宙速度(1)第一宇宙速度(环绕速度)：v7.9 km/s，是人造卫星近地环绕速度它是人造卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，是人造地球卫星的最小发射速度，该速度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：2021/8/11 星期三122021/8/11 星期三13(2)第二宇宙速度(脱离速度)：v11.2 km/s，在地面上发射物体，使之能够脱离地球的引力作

7、用，成为绕太阳运行的人造行星或飞到其他行星上去所必需的最小发射速度，称为第二宇宙速度(3)第三宇宙速度(逃逸速度)：v16.7 km/s，在地面上发射物体，使之最后能脱离太阳的引力范围，飞到太阳系以外的宇宙空间所必需的最小速度，称为第三宇宙速度2021/8/11 星期三145(双选)2008 年 9 月 25 日至 28 日我国成功实施了“神舟”七号载人航天飞行并实现了航天员首次出舱飞船先沿椭圆轨道飞行，后在远地点 343 千米处点火加速，由椭圆轨道变成高度为 343 千米的圆轨道，在此圆轨道上飞船运行周期约为 90 分钟如图 441 所示，下列判断正确的是()图 4412021/8/11 星

8、期三15A飞船变轨前后的机械能相等B飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都处于失重状态C飞船在此圆轨道上运动的角度速度大于同步卫星运动的角速度D飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿圆轨道运动的加速度 在此圆轨道上运动的角速度大于同步卫星运动的角速度，C 正确；飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时只有万有引力提供向心力，变轨后沿圆轨道运动也是只有万有引力提供向心力，所以加速度相等，D 不正确解析：飞船点火变轨，前后的机械能不守恒，所以 A 不正确；飞船在圆轨道上时的万有引力提供向心力，航天员出舱前后都处于失重状态，B 正确；飞船在此圆轨道上运动的周期 90答案：答案：BC2021/8/11 星

9、期三166(双选)(2011 年增城调研)关于卫星的说法中正确的是()A绕地球做匀速圆周运动的卫星的运行速度可能达到10 km/sB同步卫星运行经过广州正上空CD2021/8/11 星期三177(单选)地球同步卫星离地心的距离为 r，运动速度为 v1，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，第一宇宙速度为 v2，地球半径为 R，则下列关系正确的是()A2021/8/11 星期三18热点人造卫星和天体运动问题【例1】(单选)(2010 年重庆卷)月球与地球质量之比约为 180，有研究者认为月球和地球可视为一个由两质点构成的双星系统，它们都围绕月地连线上某点 O 做匀速圆周

10、运动据此观点，可知月球与地球绕 O 点运动的线速度大小之比约为()CA16400C801B180D640012021/8/11 星期三192021/8/11 星期三201(双选)(2010 年深圳一模)某卫星在月球上空绕月球做匀速圆周运动，若已知该卫星绕月球的周期和轨道半径，则由已知物理量可以求出()ADA月球的质量C月球对卫星的引力B月球的密度D卫星的向心加速度2(单选)(2010 年全国卷)已知地球同步卫星离地面的高度约为地球半径的 6 倍若某行星的平均密度为地球平均密度的一半，它的同步卫星距其表面的高度是其半径的 2.5 倍，则该行星的自转周期约为()BA6 小时B12 小时C24 小时

11、D36 小时2021/8/11 星期三212021/8/11 星期三22易错点：人造卫星变轨问题【例 1】一颗正在绕地球转动的人造卫星，由于受到阻力作用则将会出现()BA速度变小C角速度变小B动能增大D半径变大2021/8/11 星期三232021/8/11 星期三241(单选)(广东四校 2011 届高三联考)如图 442 所示，a、b、c 是在地球大气层外圆形轨道上运动的 3 颗卫星，下列说法正确的是()DAb、c 的线速度大小相等，且大于 a 的线速度Bb、c 的向心加速度大小相等，且大于 a 的向心加速度Cc 加速可追上同一轨道上的 b，b 减速可等候同一轨道上的 cDa 卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将增大图 4422021/8/11 星期三252021/8/11 星期三262021/8/11 星期三27