2021年导与练高中物理复习课件第四章-曲线运动-万有引力与航天第4节-万有引力与航天.ppt

1、物理物理第第4 4节万有引力与航天节万有引力与航天物理物理教材梳理教材梳理考点研析考点研析真题试做真题试做物理物理教材梳理教材梳理 自主预习自主预习知识梳理知识梳理一、开普勒行星运动定律一、开普勒行星运动定律定律定律内容内容图示或公式图示或公式开普勒第开普勒第一定律一定律(轨道定律轨道定律)所有行星绕太阳运动的轨所有行星绕太阳运动的轨道都是道都是 ,太阳处在太阳处在所有所有 的一个焦点上的一个焦点上开普勒第开普勒第二定律二定律(面积定律面积定律)从太阳到行星的连线在相从太阳到行星的连线在相等的时间内扫过相等的等的时间内扫过相等的 椭圆椭圆椭圆椭圆面积面积物理物理三次方三次方 二次方二次方 物理

2、物理正比正比 反比反比 6.6710-11物理物理3.适用条件适用条件(1)公式适用于公式适用于 间的相互作用间的相互作用.当两个物体间的距离远大于物体本身当两个物体间的距离远大于物体本身的大小时的大小时,物体可视为质点物体可视为质点.(2)质量分布均匀的球体可视为质点质量分布均匀的球体可视为质点,r是是 间的距离间的距离.质点质点两球心两球心物理物理 自主探究自主探究物理物理物理物理三、宇宙速度三、宇宙速度1.三种宇宙速度三种宇宙速度宇宙速度宇宙速度数值数值(km/s)意义意义第一宇第一宇宙速度宙速度 地球卫星最小发射速度地球卫星最小发射速度(环绕速度环绕速度)第二宇第二宇宙速度宙速度 物体

3、挣脱物体挣脱 引力束缚的最小发射引力束缚的最小发射速度速度(脱离速度脱离速度)第三宇第三宇宙速度宙速度 物体挣脱物体挣脱 引力束缚的最小发引力束缚的最小发射速度射速度(逃逸速度逃逸速度)7.911.2地球地球16.7太阳太阳物理物理物理物理物理物理四、经典时空观和相对论时空观四、经典时空观和相对论时空观1.经典时空观经典时空观(1)在经典力学中在经典力学中,物体的质量是不随物体的质量是不随 而改变的而改变的.(2)在经典力学中在经典力学中,同一物理过程的位移和时间的测量在不同的参考系中是同一物理过程的位移和时间的测量在不同的参考系中是 的的.2.相对论时空观相对论时空观同一过程的位移和时间的测

4、量与参考系有关同一过程的位移和时间的测量与参考系有关,在不同的参考系中结在不同的参考系中结果果 .3.经典力学的适用范围经典力学的适用范围只适用于低速运动只适用于低速运动,不适用于高速运动不适用于高速运动;只适用于宏观世界只适用于宏观世界,不适用于微观不适用于微观世界世界.速度的改变速度的改变不同不同相同相同物理物理小题检测小题检测1.思考判断思考判断(3)同步卫星的运行速度一定小于地球第一宇宙速度同步卫星的运行速度一定小于地球第一宇宙速度.()(4)行星在椭圆轨道上运行速率是变化的行星在椭圆轨道上运行速率是变化的,离太阳越远离太阳越远,运行速率越小运行速率越小.()(5)发射速度大于发射速度

5、大于7.9 km/s,小于小于11.2 km/s时时,人造卫星围绕地球沿椭圆轨道人造卫星围绕地球沿椭圆轨道运动运动.()物理物理2.土星最大的卫星叫土星最大的卫星叫“泰坦泰坦”(如图如图),每每16天绕土星一周天绕土星一周,其公转轨道半径其公转轨道半径约为约为1.2106 km,已知引力常量已知引力常量G=6.6710-11 Nm2/kg2,则土星的质量约则土星的质量约为为()A.51017 kgB.51026 kgC.71033 kgD.41036 kgB物理物理物理物理3.中国北斗卫星导航系统中国北斗卫星导航系统(BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统,是

6、继是继美国全球定位系统美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之之后第三个成熟的卫星导航系统后第三个成熟的卫星导航系统.预计预计2020年左右年左右,北斗卫星导航系统将形成北斗卫星导航系统将形成全球覆盖能力全球覆盖能力.如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图,已知已知a,b,c三颗卫星均做圆周运动三颗卫星均做圆周运动,a是地球同步卫星是地球同步卫星,则则()A.卫星卫星a的角速度小于的角速度小于c的角速度的角速度B.卫星卫星a的加速度大于的加速度大于b的加速度的加速度C.卫星卫星a的运

7、行速度大于第一宇宙速度的运行速度大于第一宇宙速度D.卫星卫星b的周期大于的周期大于24 hA物理物理物理物理考点研析考点研析 感悟提升感悟提升物理物理 例例1 火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行,根据开普勒行星运动根据开普勒行星运动定律可知定律可知()A.太阳位于木星运行轨道的中心太阳位于木星运行轨道的中心B.火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等C.火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方D.相同时间内相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于木星

8、与太阳连线扫过的火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积面积C物理物理物理物理 针对训练针对训练(2019宁夏石嘴山模拟宁夏石嘴山模拟)2018年年2月月12日日,我国在西昌卫星发我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭射中心用长征三号乙运载火箭,以以“一箭双星一箭双星”方式成功发射第二十八、方式成功发射第二十八、二十九颗北斗导航卫星二十九颗北斗导航卫星.发射过程中发射过程中“北斗北斗”28星的某一运行轨道为椭星的某一运行轨道为椭圆轨道圆轨道,周期为周期为T0,如图所示如图所示.则则()C物理物理物理物理考点二万有引力定律的理解与应用考点二万有引力定律的理解与应用1.万有引力与重

9、力的关系万有引力与重力的关系地球对物体的万有引力地球对物体的万有引力F表现为两个效果表现为两个效果:一是重力一是重力mg,二是提供物体随二是提供物体随地球自转的向心力地球自转的向心力F向向,如图所示如图所示.物理物理物理物理物理物理物理物理BC 物理物理物理物理 针对训练针对训练 某星球的质量约为地球的某星球的质量约为地球的9倍倍,半径约为地球的三分之一半径约为地球的三分之一,若若从地球上高从地球上高h处平抛一物体处平抛一物体,射程为射程为 63 m,则在该星球上则在该星球上,从同样高度从同样高度,以以同样的初速度平抛同一物体同样的初速度平抛同一物体,射程应为射程应为()A.189 mB.21

10、 mC.7 mD.567 mC物理物理物理物理物理物理物理物理 例例3(多选多选)利用引力常量利用引力常量G和下列有关数据和下列有关数据,能计算出地球质量的是能计算出地球质量的是()A.地球的半径及重力加速度地球的半径及重力加速度(不考虑地球自转不考虑地球自转)B.人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期C.月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离D.地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离ABC物理物理物理物理物理物理AD 物理物理物理物

11、理考点四卫星的运行规律考点四卫星的运行规律1.卫星的各物理量随轨道半径变化的规律卫星的各物理量随轨道半径变化的规律2233222332222211441vGMmvvrrrGMmrMmrrGrrmrTTrTGMGMmaaarrGMmmgGMgRR地地越高越慢规律 近地时物理物理2.卫星运动中的机械能卫星运动中的机械能(1)只在万有引力作用下只在万有引力作用下,卫星绕中心天体做匀速圆周运动和沿椭圆轨道卫星绕中心天体做匀速圆周运动和沿椭圆轨道运动运动,机械能均守恒机械能均守恒,这里的机械能包括卫星的动能和卫星这里的机械能包括卫星的动能和卫星(与中心天体与中心天体)的重力势能的重力势能.(2)质量相同

12、的卫星质量相同的卫星,圆轨道半径越大圆轨道半径越大,动能越小动能越小,势能越大势能越大,机械能越大机械能越大.物理物理D 物理物理物理物理 针对训练针对训练 我国首颗量子科学实验卫星于我国首颗量子科学实验卫星于2016年年8月月16日日1点点40分成功分成功发射发射.量子卫星成功运行后量子卫星成功运行后,我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信子通信,构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系.假设量子卫星假设量子卫星轨道在赤道平面轨道在赤道平面,如图所示如图所示.已知量子卫星的轨道半径是地球半径的已知量子卫星

13、的轨道半径是地球半径的m倍倍,同步卫星的轨道半径是地球半径的同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍倍,图中图中P点是地球赤道上一点点是地球赤道上一点,由由此可知此可知()D物理物理物理物理真题试做真题试做 模拟演练模拟演练1.(2019全国全国卷卷,14)2019年年1月月,我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆陆,在探测器在探测器“奔向奔向”月球的过程中月球的过程中,用用h表示探测器与地球表面的距离表示探测器与地球表面的距离,F表示它所受的地球引力表示它所受的地球引力,能够描述能够描述F随随h变化关系的图像是变化关系的图像是()D物理物理物理物理2.(2019

14、全国全国卷卷,15)金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动周运动,它们的向心加速度大小分别为它们的向心加速度大小分别为a金金,a地地,a火火,它们沿轨道运行的速率它们沿轨道运行的速率分别为分别为v金金,v地地,v火火.已知它们的轨道半径已知它们的轨道半径R金金R地地a地地a火火B.a火火a地地a金金C.v地地v火火v金金D.v火火v地地v金金A物理物理3.(2018全国全国卷卷,16)2018年年2月月,我国我国500 m口径射电望远镜口径射电望远镜(天眼天眼)发现发现毫秒脉冲星毫秒脉冲星“J0318+0253”,其自转周期其自转周期T=5.

15、19 ms.假设星体为质量均匀假设星体为质量均匀分布的球体分布的球体,已知万有引力常量为已知万有引力常量为6.6710-11 Nm2/kg2.以周期以周期T稳定自稳定自转的星体的密度最小值约为转的星体的密度最小值约为()A.5109 kg/m3B.51012 kg/m3C.51015 kg/m3D.51018 kg/m3C物理物理物理物理4.(2019河南南阳模拟河南南阳模拟)(多选多选)轨道平面与赤道平面夹角为轨道平面与赤道平面夹角为90的人造地的人造地球卫星被称为极地轨道卫星球卫星被称为极地轨道卫星,它运行时能到达南北极的上空它运行时能到达南北极的上空,需要在全球需要在全球范围内进行观测和

16、应用的气象卫星、导航卫星等都采用这种轨道范围内进行观测和应用的气象卫星、导航卫星等都采用这种轨道.如图如图所示所示,若某颗极地轨道卫星从北纬若某颗极地轨道卫星从北纬45的正上方按图示方向首次运行到的正上方按图示方向首次运行到南纬南纬45的正上方用时的正上方用时45分钟分钟,则则()A.该卫星的运行速度一定小于该卫星的运行速度一定小于7.9 km/sB.该卫星绕地球运行的周期与地球同步卫星的周期之比为该卫星绕地球运行的周期与地球同步卫星的周期之比为1 4C.该卫星的轨道半径与地球同步卫星的轨道半径之比为该卫星的轨道半径与地球同步卫星的轨道半径之比为1 4D.该卫星的加速度与地球同步卫星的加速度之比为该卫星的加速度与地球同步卫星的加速度之比为2 1AC物理物理物理物理点击进入点击进入 课时作业课时作业