（江浙選考1）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第六章 萬有引力與航天 第13講 萬有引力 天體運動課件.ppt

第13講萬有引力天體運動,考點一,考點二,考點三,考點四,開普勒行星運動定律 核心知識整合 一、開普勒行星運動定律內(nèi)容 1.第一定律:所有行星繞太陽運動的軌道都是,太陽處在這些橢圓的一個上。 2.第二定律:對任意一個行星來說,它與太陽的連線在_內(nèi)掃過的面積。 3.第三定律:所有行星的軌道的的三次方跟它的 的二次方的比值都。其表達(dá)式為 ,其中a是橢圓軌道的半長軸,T是行星繞太陽公轉(zhuǎn)的周期,k是一個對所有行星都相同的常量。,橢圓,焦點,相等的時間,相等,半長軸,公轉(zhuǎn)周期,相等,考點一,考點二,考點三,考點四,二、注意事項,考點一,考點二,考點三,考點四,關(guān)鍵能力提升 命題點一開普勒行星運動定律 【例1】 關(guān)于行星運動的規(guī)律,下列說法符合史實的是 () A.開普勒在牛頓定律的基礎(chǔ)上,導(dǎo)出了行星運動的規(guī)律 B.開普勒在天文觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,總結(jié)出了行星運動的規(guī)律 C.開普勒總結(jié)出了行星運動的規(guī)律,找出了行星按照這些規(guī)律運動的原因 D.開普勒總結(jié)出了行星運動的規(guī)律,發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律,答案,解析,考點一,考點二,考點三,考點四,【例2】 關(guān)于行星的運動,下列說法錯誤的是() A.關(guān)于行星的運動,早期有“地心說”與“日心說”之爭,而“地心說”容易被人們所接受的原因之一是由于相對運動使得人們觀察到太陽東升西落 B.所有行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓,且近地點速度小,遠(yuǎn)地點速度大 C.開普勒第三定律 ,式中k的值僅與中心天體的質(zhì)量有關(guān) D.開普勒三定律也適用于其他星系的行星運動,答案,解析,考點一,考點二,考點三,考點四,命題點二利用開普勒行星運動定律計算相關(guān)問題 【例3】 (2018年3月浙江稽陽聯(lián)誼學(xué)校高三第二學(xué)期選考聯(lián)考)2018年2月6日,馬斯克的SpaceX“獵鷹”重型火箭將一輛櫻紅色特斯拉跑車發(fā)射到太空。如圖甲是特斯拉跑車和Starman(宇航員模型)的最后一張照片,它們正在遠(yuǎn)離地球,處于一個環(huán)繞太陽的橢圓形軌道(如圖乙)。遠(yuǎn)太陽點距離太陽大約為3.9億公里,地球和太陽之間的平均距離約為1.5億公里。試計算特斯拉跑車的環(huán)繞運動周期(可能用到的數(shù)據(jù): ),考點一,考點二,考點三,考點四,A.約18個月B.約29個月 C.約36個月D.約40個月,答案,解析,考點一,考點二,考點三,考點四,【例4】 如圖所示,圓軌道與橢圓軌道相切于A點,B點是橢圓軌道的遠(yuǎn)地點。人造地球衛(wèi)星在圓軌道上運行的速率為v1,在橢圓軌道上運行經(jīng)過B點時速率為v2,在圓軌道上運行的加速度大小為a1,在橢圓軌道上A點的加速度大小為a2,則() A.v1=v2B.v1<v2 C.a1=a2D.a1<a2,答案,解析,考點一,考點二,考點三,考點四,考點二萬有引力定律的理解 核心知識整合 1.內(nèi)容:自然界中任何兩個物體都相互吸引,引力的方向在它們的連線上,引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成,與它們之間距離r的二次方成。,3.適用條件 (1)公式適用于間的相互作用。當(dāng)兩個物體間的距離遠(yuǎn)大于物體本身的大小時,物體可視為質(zhì)點。 (2)質(zhì)量分布均勻的球體可視為質(zhì)點,r是的距離。,正比,反比,質(zhì)點,兩球心間,考點一,考點二,考點三,考點四,命題點萬有引力定律的理解 【例5】 關(guān)于萬有引力公式 ,以下說法正確的是() A.公式只適用于星球之間的引力計算,不適用于質(zhì)量較小的物體 B.當(dāng)兩物體間的距離趨近于0時,萬有引力趨近于無窮大 C.兩物體間的萬有引力也符合牛頓第三定律 D.公式中引力常量G的值是牛頓規(guī)定的,答案,解析,考點一,考點二,考點三,考點四,答案,解析,考點一,考點二,考點三,考點四,考點一,考點二,考點三,考點四,考點三萬有引力定律的應(yīng)用 核心知識整合 1.解決天體(衛(wèi)星)運動問題的基本思路,考點一,考點二,考點三,考點四,考點一,考點二,考點三,考點四,越小,越小,越大,越小,考點一,考點二,考點三,考點四,命題點一質(zhì)量和密度問題 【例7】 若有一星球密度與地球密度相同,此星球半徑是地球半徑的2倍,則星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的(),答案,解析,考點一,考點二,考點三,考點四,考點一,考點二,考點三,考點四,命題點二黃金代換公式 【例8】 若宇航員在月球表面附近自高h(yuǎn)處以初速度v0水平拋出一個小球,測出小球的水平射程為L。已知月球半徑為R,萬有引力常量為G。則下列說法正確的是(),答案,解析,考點一,考點二,考點三,考點四,考點一,考點二,考點三,考點四,考點四宇宙航行 核心知識整合 1.三個宇宙速度 (1)第一宇宙速度:v1= km/s,衛(wèi)星在繞地球做勻速圓周運動的速度,又稱環(huán)繞速度。 (2)第二宇宙速度:v2= km/s,使衛(wèi)星掙脫引力束縛的最小地面發(fā)射速度,又稱脫離速度。 (3)第三宇宙速度:v3= km/s,使衛(wèi)星掙脫引力束縛的地面發(fā)射速度,也叫逃逸速度。,7.9,地球表面附近,11.2,地球,16.7,太陽,最小,考點一,考點二,考點三,考點四,考點一,考點二,考點三,考點四,3.宇宙速度與運動軌跡的關(guān)系 (1)v發(fā)= km/s時,衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動。 (2)7.9 km/s<v發(fā)< km/s,衛(wèi)星繞地球運動的軌跡為橢圓。 (3)11.2 km/sv發(fā)< km/s,衛(wèi)星繞太陽做橢圓運動。 (4)v發(fā)16.7 km/s,衛(wèi)星將掙脫太陽引力的束縛,飛到太陽系以外的空間。,7.9,11.2,16.7,考點一,考點二,考點三,考點四,關(guān)鍵能力提升 命題點一地球靜止軌道衛(wèi)星 【例9】 導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星是用于監(jiān)視和發(fā)現(xiàn)敵方戰(zhàn)略彈道導(dǎo)彈并發(fā)出警報的偵察衛(wèi)星,它們被發(fā)射到地球同步衛(wèi)星軌道,利用衛(wèi)星上的紅外探測器探測導(dǎo)彈在飛出大氣層后發(fā)動機(jī)尾焰的紅外輻射,并配合使用電視攝像機(jī)跟蹤導(dǎo)彈,及時準(zhǔn)確判明導(dǎo)彈并發(fā)出警報。根據(jù)上述材料,以下選項正確的是() A.預(yù)警衛(wèi)星在地球靜止衛(wèi)星軌道上運行時,不可能會經(jīng)過臺州正上方 B.預(yù)警衛(wèi)星在地球靜止衛(wèi)星軌道上運行時,它的運行速度大于7.9 km/s C.靜止軌道上的預(yù)警衛(wèi)星的加速度小于月球的加速度 D.如果長期不維護(hù),預(yù)警衛(wèi)星有可能會脫離地球,飛向茫茫宇宙,答案,解析,考點一,考點二,考點三,考點四,方法技巧1.地球同步衛(wèi)星是指隨著地球自轉(zhuǎn)(相對于地面靜止),與地球做同步勻速轉(zhuǎn)動的衛(wèi)星。 2.同步衛(wèi)星的六個“一定”,考點一,考點二,考點三,考點四,命題點二變軌問題 【例10】 (2018浙江臺州中學(xué)統(tǒng)練)2017年6月19日,我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射“中星9A”廣播電視直播衛(wèi)星,按預(yù)定計劃,“中星9A”應(yīng)該首先被送入近地點約為200 km,遠(yuǎn)地點約為3.6104 km的轉(zhuǎn)移軌道(橢圓),然后通過在遠(yuǎn)地點變軌,最終進(jìn)入地球同步軌道(圓形)。但是由于火箭故障,衛(wèi)星實際入軌后初始軌道遠(yuǎn)地點只有1.6104 km?？萍既藛T沒有放棄,通過精心操作,利用衛(wèi)星自帶燃料在近地點點火,盡量抬高遠(yuǎn)地點的高度,經(jīng)過10次軌道調(diào)整,終于在7月5日成功定點于預(yù)定軌道。下列說法正確的是(),考點一,考點二,考點三,考點四,A.“中星9A”發(fā)射失利原因可能是發(fā)射速度沒有達(dá)到7.9 km/s B.衛(wèi)星在軌道經(jīng)過Q點時和在軌道經(jīng)過Q點時速度相同 C.衛(wèi)星在軌道經(jīng)過Q點加速度大于它經(jīng)過P點時加速度 D.衛(wèi)星從軌道的P點進(jìn)入軌道后機(jī)械能增加,答案,解析,考點一,考點二,考點三,考點四,方法技巧1.衛(wèi)星發(fā)射及變軌過程概述 人造衛(wèi)星的發(fā)射過程要經(jīng)過多次變軌方可到達(dá)預(yù)定軌道,如圖所示。 (1)為了節(jié)省能量,在赤道上順著地球自轉(zhuǎn)方向發(fā)射衛(wèi)星到圓軌道上。 (2)在A點點火加速,由于速度變大,萬有引力不足以提供向心力,衛(wèi)星做離心運動進(jìn)入橢圓軌道。 (3)在B點(遠(yuǎn)地點)再次點火加速進(jìn)入圓形軌道。,考點一,考點二,考點三,考點四,2.三個運行物理量的大小比較 (1)速度:設(shè)衛(wèi)星在圓軌道和上運行時的速率分別為v1、v3,在軌道上過A點和B點速率分別為vA、vB。在A點加速,則vAv1,在B點加速,則v3vB,又因v1v3,故有vAv1v3vB。 (2)加速度:因為在A點,衛(wèi)星只受到萬有引力作用,故不論從軌道還是軌道上經(jīng)過A點,衛(wèi)星的加速度都相同,同理,經(jīng)過B點加速度也相同。 (3)周期:設(shè)衛(wèi)星在、軌道上運行周期分別為T1、T2、T3,軌道半徑分別為r1、r2(半長軸)、r3,由開普勒第三定律 可知T1<T2<T3。,考點一,考點二,考點三,考點四,命題點三雙星問題 【例11】 (多選)宇宙中,兩顆靠得比較近的恒星,只受到彼此之間的萬有引力作用相互繞轉(zhuǎn),稱之為雙星系統(tǒng)。在浩瀚的銀河系中,多數(shù)恒星都是雙星系統(tǒng)。設(shè)某雙星系統(tǒng)A、B繞其連線上的O點做勻速圓周運動,如圖所示。若AOOB,則() A.星球A的質(zhì)量一定不大于星球B的質(zhì)量 B.星球A的線速度一定小于星球B的線速度 C.雙星間距離一定,雙星的總質(zhì)量越大,其轉(zhuǎn)動周期越大 D.雙星的質(zhì)量一定,雙星之間的距離越大,其轉(zhuǎn)動周期越大 思路點撥雙星靠相互間的萬有引力提供向心力,具有相同的角速度,根據(jù)向心力公式判斷質(zhì)量關(guān)系,根據(jù)v=r判斷線速度關(guān)系。根據(jù)萬有引力提供向心力公式得出周期與總質(zhì)量、距離之間的關(guān)系式,然后判斷即可。,答案,解析,1,2,3,4,5,1.(2018浙江綠色評價聯(lián)盟)2016年10月19日凌晨,“神舟十一號”飛船與“天宮二號”自動交會對接成功。此次交會對接與過去不同,過去“神舟十號”與“天宮一號”對接時,軌道高度是343公里,而“神舟十一號”和“天宮二號”對接時的軌道高度是393公里,比過去高了50公里。若天宮空間站與飛船組合體在對接高度繞地球運行,則“天宮一號”與“天宮二號”相比,下列說法正確的是() A.“天宮一號”受到地球的引力較大 B.“天宮一號”發(fā)射的速度較大 C.“天宮二號”運行的速度較大 D.“天宮二號”運動行的周期較長,答案,解析,1,2,3,4,5,2.(多選)如圖所示,B為繞地球沿橢圓軌道運行的衛(wèi)星,橢圓的半長軸為a,運行周期為TB;C為繞地球沿圓周運動的衛(wèi)星,圓周的半徑為r,運行周期為TC。下列說法或關(guān)系式中正確的是(),答案,解析,1,2,3,4,5,3.(2018浙江11月選考)20世紀(jì)人類最偉大的創(chuàng)舉之一是開拓了太空的全新領(lǐng)域?，F(xiàn)有一艘遠(yuǎn)離星球在太空中直線飛行的宇宙飛船,為了測量自身質(zhì)量,啟動推進(jìn)器,測出飛船在短時間t內(nèi)速度的改變?yōu)関,和飛船受到的推力F(其他星球?qū)λ囊珊雎?。飛船在某次航行中,當(dāng)它飛近一個孤立的星球時,飛船能以速度v,在離星球的較高軌道上繞星球做周期為T的勻速圓周運動。已知星球的半徑為R,引力常量用G表示。則宇宙飛船和星球的質(zhì)量分別是(),答案,解析,1,2,3,4,5,4.有a、b、c、d四顆地球衛(wèi)星,a還未發(fā)射,在地球赤道上隨地球表面一起轉(zhuǎn)動,b在近地軌道做勻速圓周運動,c是地球同步衛(wèi)星,d是高空探測衛(wèi)星,各衛(wèi)星排列位置如圖。關(guān)于這四顆衛(wèi)星,下列說法正確的是() A.a的向心加速度等于重力加速度g B.c在4 h內(nèi)轉(zhuǎn)過的圓心角是 C.在相同時間內(nèi),這四個衛(wèi)星中b轉(zhuǎn)過的弧長最長 D.d的圓周運動周期有可能是20 h,C,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,5.(2018浙江金華十校期末)2020年前我國將發(fā)射8顆海洋系列衛(wèi)星,包括2顆海洋動力環(huán)境衛(wèi)星和2顆海陸雷達(dá)衛(wèi)星,以加強(qiáng)對黃巖島、釣魚島及西沙群島全部島嶼附近海域的監(jiān)測。假設(shè)海陸雷達(dá)衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的軌道半徑是海洋動力環(huán)境衛(wèi)星的n倍,則() A.海陸雷達(dá)衛(wèi)星的運行速度是海洋動力環(huán)境衛(wèi)星的n倍 B.海陸雷達(dá)衛(wèi)星的角速度是海洋動力環(huán)境衛(wèi)星的n倍,答案,解析,