2018-2019學年高中物理 第5章 萬有引力與航天章末總結學案 滬科版必修2.doc

第5章 萬有引力與航天章末總結一、解決天體運動問題的思路解決天體運動的基本思路：(1)將天體運動視為勻速圓周運動(2)萬有引力提供向心力，根據已知條件靈活選擇合適的表達式mm2rmr.(3)關于地球衛(wèi)星的問題，有時還會應用GMgR2做代換例1如圖1所示，A是地球的同步衛(wèi)星，另一衛(wèi)星B的圓形軌道位于赤道平面內，離地球表面的高度為h，已知地球半徑為R，地球自轉角速度為0，地球表面的重力加速度為g，O為地球中心圖1(1)求衛(wèi)星B的運行周期(2)如果衛(wèi)星B繞行方向與地球自轉方向相同，某時刻A、B兩衛(wèi)星相距最近(O、A、B在同一直線上)，則至少經過多長時間，它們再一次相距最近？答案(1)2(2)解析(1)由萬有引力定律和牛頓第二定律得Gm(Rh)Gmg聯立解得TB2(2)由題意得(B0)t2由得B代入得t.二、人造衛(wèi)星各運動參量的分析由mamm2rmr得a，v，T2，即隨著軌道半徑的增大，衛(wèi)星的向心加速度、線速度、角速度均減小，周期增大例2太陽系八大行星繞太陽運動的軌道可粗略地認為是圓，各行星的半徑、日星距離和質量如下表所示：行星名稱星球半徑/106 m日星距離/1011 m質量/1024 kg水星2.440.580.33金星6.051.084.87地球6.381.506.00火星3.402.280.64木星71.47.781 900土星60.2714.29569天王星25.5628.7186.8海王星24.7545.04102則根據所學的知識可以判斷下列說法中正確的是()A太陽系的八大行星中，海王星的圓周運動速率最大B太陽系的八大行星中，水星的圓周運動周期最大C若已知地球的公轉周期為1年，萬有引力常量G6.671011 Nm2/kg2，再利用地球和太陽間的距離，則可以求出太陽的質量D若已知萬有引力常量G6.671011 Nm2/kg2，并忽略地球的自轉，利用地球的半徑以及地球表面的重力加速度g10 m/s2，則可以求出太陽的質量答案C解析設太陽的質量為M，行星的質量為m，軌道半徑為r，運動周期為T，線速度為v.由牛頓第二定律得Gmm()2r，知v，T2，則行星的軌道半徑越大，周期越大，線速度越小所以海王星周期最大，水星線速度最大，選項A、B錯誤；由地球繞太陽公轉的周期T，軌道半徑R，可知GmR，解得太陽質量M，選項C正確；同時看出地球的重力加速度與太陽質量無關，選項D錯誤. 三、人造衛(wèi)星的發(fā)射、變軌與對接1發(fā)射問題要發(fā)射人造衛(wèi)星，動力裝置在地面處要給衛(wèi)星一很大的發(fā)射初速度，且發(fā)射速度vv17.9 km/s，人造衛(wèi)星做離開地球的運動；當人造衛(wèi)星進入預定軌道區(qū)域后，再調整速度，使F引F向，即Gm，從而使衛(wèi)星進入預定軌道2變軌問題如圖2所示，一般先把衛(wèi)星發(fā)射到較低軌道1上，然后在P點點火，使衛(wèi)星加速，讓衛(wèi)星做離心運動，進入軌道2，到達Q點后，再使衛(wèi)星加速，進入預定軌道3.圖2回收過程：與發(fā)射過程相反，當衛(wèi)星到達Q點時，使衛(wèi)星減速，衛(wèi)星由軌道3進入軌道2，當到達P點時，再讓衛(wèi)星減速進入軌道1，再減速到達地面3對接問題如圖3所示，飛船首先在比空間站低的軌道運行，當運行到適當位置時，再加速運行到一個橢圓軌道通過控制使飛船跟空間站恰好同時運行到兩軌道的相切點，便可實現對接圖3例3(多選)2016年中國發(fā)射了“天宮二號”空間實驗室和“神舟十一號”載人飛船.2017年4月中國發(fā)射的“天舟一號”貨運飛船與“天宮二號”交會對接長征運載火箭將天宮二號送入近地點為A、遠地點為B的橢圓軌道上，B點距離地面的高度為h，地球的中心位于橢圓的一個焦點上“天宮二號”飛行幾周后進行變軌進入預定圓軌道，如圖4所示已知“天宮二號”在預定圓軌道上飛行n圈所用時間為t，引力常量為G，地球半徑為R.則下列說法正確的是()圖4A“天宮二號”從B點沿橢圓軌道向A點運行的過程中，引力為動力B“天宮二號”在橢圓軌道的B點的向心加速度大于在預定圓軌道上B點的向心加速度C“天宮二號”在橢圓軌道的B點的速度大于在預定圓軌道上的B點的速度D根據題目所給信息，可以計算出地球質量答案AD解析“天宮二號”從B點沿橢圓軌道向A點運行的過程中，速度在變大，故受到的地球引力為動力，所以A正確在B點“天宮二號”產生的加速度都是由萬有引力產生的，因為同在B點萬有引力大小相等，故不管在哪個軌道上運動，在B點時萬有引力產生的向心加速度大小相等，故B錯誤“天宮二號”在橢圓軌道的B點加速后做離心運動才能進入預定圓軌道，故“天宮二號”在橢圓軌道的B點的速度小于在預定圓軌道的B點的速度，故C錯誤“天宮二號”在預定圓軌道上飛行n圈所用時間為t，故周期為T， 根據萬有引力提供向心力Gm，得地球的質量M，故D正確