第八講 萬有引力與航天單元復(fù)習(xí)課件.

1、萬有引力與航天 單元復(fù)習(xí)考點(diǎn)透視1天體運(yùn)動(dòng)的基本處理方法；天體運(yùn)動(dòng)的基本處理方法；考點(diǎn)透視考點(diǎn)透視知識梳理2.1.1 天體運(yùn)動(dòng)處理的兩條基本思路天體運(yùn)動(dòng)處理的兩條基本思路（1）“天上天上”：萬有引力提供向心力萬有引力提供向心力（2）“地上地上”：萬有引力近似等于重力萬有引力近似等于重力2MmGmgR 聯(lián)系聯(lián)系“天上天上”和和“地下地下”的橋梁的橋梁GF向向F萬萬22222=MmvFma GmmrmrrrT 一一= =龍龍：= =條條一條龍：一條龍：2GMgR黃黃金金代代換換： 方法一：方法一：天體對其表面物體的引力近似等于物體的重力。天體對其表面物體的引力近似等于物體的重力。2MmGmgR 2

2、gRMG 33443MgG RR 方法二：方法二：行星運(yùn)動(dòng)的向心力由萬有引力提供行星運(yùn)動(dòng)的向心力由萬有引力提供222MmGmam() rrT 向向2324rMG T 3233343MrG TRR （1）運(yùn)行速度：）運(yùn)行速度：2GMgRvrr（3）向心加速度：）向心加速度：222GMgRarr（2）角速度：）角速度：233GMgRrr r ，減小，減小（4）周期：）周期：33222rrTGMgRr ，增大增大半徑和軌道參半徑和軌道參量的一一對應(yīng)量的一一對應(yīng)關(guān)系關(guān)系2.2.1 三種宇宙速度三種宇宙速度區(qū)分：發(fā)射速度和環(huán)繞速度區(qū)分：發(fā)射速度和環(huán)繞速度第一宇宙速度第一宇宙速度特點(diǎn)：最大的環(huán)繞速度，最小

3、的發(fā)射速度特點(diǎn)：最大的環(huán)繞速度，最小的發(fā)射速度公式公式1GMvR 1vgR 第二宇宙速度（脫離速度）：第二宇宙速度（脫離速度）：11.2km/s第三宇宙速度（逃逸速度）：第三宇宙速度（逃逸速度）：16.7km/s7.9km/s均均指指發(fā)發(fā)射射速速度度（1）軌道問題：所有衛(wèi)星的軌道平面圓心和地心重合）軌道問題：所有衛(wèi)星的軌道平面圓心和地心重合（2）動(dòng)力學(xué)方程：）動(dòng)力學(xué)方程：F萬萬=F向向222224MmrvGmammrmrrT 向向（3）軌道參量和半徑的關(guān)系：）軌道參量和半徑的關(guān)系：avrT 向向、 、 隨隨 增增大大而而減減小小， 則則增增大大（1）特點(diǎn)）特點(diǎn)軌道一定：軌道一定：軌道平面與赤道

4、平面重合軌道平面與赤道平面重合周期一定：周期一定：與地球自轉(zhuǎn)周期相同與地球自轉(zhuǎn)周期相同高度一定：高度一定：角速度一定：角速度一定：與地球的角速度相同與地球的角速度相同方向一定：方向一定：與地球自轉(zhuǎn)方向相同與地球自轉(zhuǎn)方向相同6hR 地地ABC（2）赤道物體（）赤道物體（A）近地軌道衛(wèi)星（）近地軌道衛(wèi)星（B）同步衛(wèi)星（）同步衛(wèi)星（C）軌道參量大小關(guān)系）軌道參量大小關(guān)系 項(xiàng)目項(xiàng)目 關(guān)系關(guān)系 抓住它們的聯(lián)系和抓住它們的聯(lián)系和區(qū)別：區(qū)別：A與與C：角速：角速度相同；度相同；B與與C：由：由萬有引力提供向心力，萬有引力提供向心力，而而A不是。不是。 周周 期期 TA=TCTB 線速度線速度 vBvCvA

5、角速度角速度 A=cB 向心加速向心加速 aAaCv高高高軌道到低軌道：高軌道到低軌道：向前噴氣使衛(wèi)星在該點(diǎn)減速，最終向前噴氣使衛(wèi)星在該點(diǎn)減速，最終v低低v高高（1）變軌實(shí)質(zhì)：）變軌實(shí)質(zhì)：（2）速度分析和加速度分析：）速度分析和加速度分析：同一點(diǎn)上加速度相等；同一點(diǎn)上外軌道速度比內(nèi)軌道速同一點(diǎn)上加速度相等；同一點(diǎn)上外軌道速度比內(nèi)軌道速度大度大（3）同一軌道上對接：）同一軌道上對接：飛船先減速到低軌道再加速回原軌道飛船先減速到低軌道再加速回原軌道“追上追上”空間站空間站2MmGr中的中的r指的是兩天體之間距離指的是兩天體之間距離2vmr中的中的r指的是環(huán)繞天體的軌道半徑指的是環(huán)繞天體的軌道半徑（

6、1）（2）兩）兩r不同具體應(yīng)用不同具體應(yīng)用雙星模型雙星模型特點(diǎn)：周期、角速度相等、向心力相等特點(diǎn)：周期、角速度相等、向心力相等.動(dòng)力學(xué)方程：動(dòng)力學(xué)方程：2212122m mGmrmRLRrL運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：半徑之比等于質(zhì)量的反比；速度之比等于質(zhì)量的反比運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：半徑之比等于質(zhì)量的反比；速度之比等于質(zhì)量的反比方法技巧3.1 天體運(yùn)動(dòng)問題的基本處理方法天體運(yùn)動(dòng)問題的基本處理方法典題精析典題精析例例1一衛(wèi)星繞某行星表面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其線速度大小為一衛(wèi)星繞某行星表面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其線速度大小為v，假設(shè)宇航，假設(shè)宇航員在該行星表面上用彈簧測力計(jì)測量一質(zhì)量為員在該行星表面上用彈簧測力計(jì)測量一質(zhì)量為m

7、的物體重力，物體靜止時(shí)，彈簧測的物體重力，物體靜止時(shí)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)為力計(jì)的示數(shù)為N已知引力常量為已知引力常量為G，則這顆行星的質(zhì)量為（），則這顆行星的質(zhì)量為（）A. B. C.D.【分析分析】已知環(huán)繞天體的運(yùn)動(dòng)情況，已知環(huán)繞天體的運(yùn)動(dòng)情況，F(xiàn)萬萬=F向向；已知物體二力平衡，可以聯(lián)立；已知物體二力平衡，可以聯(lián)立F萬萬=G【解析解析】設(shè)行星的質(zhì)量為設(shè)行星的質(zhì)量為M，半徑為，半徑為R；衛(wèi)星的質(zhì)量為；衛(wèi)星的質(zhì)量為m1對于衛(wèi)星有：對于衛(wèi)星有：2mvGN4mvGN2NvGm4NvGm212MmvGmRr 靜止：靜止：mg星星=N 在星球表面：在星球表面：2MmGNR 解得：解得：4mvMGN BR易錯(cuò)

8、警示：易錯(cuò)警示：只能求解中心天體的質(zhì)量，不能求環(huán)繞天體的質(zhì)量只能求解中心天體的質(zhì)量，不能求環(huán)繞天體的質(zhì)量規(guī)律規(guī)律 方法方法 技巧技巧3.2 衛(wèi)星問題衛(wèi)星問題典題精析典題精析例例2關(guān)于人造地球衛(wèi)星，下列說法正確的是（）關(guān)于人造地球衛(wèi)星，下列說法正確的是（）A衛(wèi)星距離地面越高，衛(wèi)星的速度就越大衛(wèi)星距離地面越高，衛(wèi)星的速度就越大B衛(wèi)星距離地面越高，衛(wèi)星的周期就越大衛(wèi)星距離地面越高，衛(wèi)星的周期就越大C衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度大于第一宇宙速度衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度大于第一宇宙速度D地球同步衛(wèi)星只能在赤道的正上方，但離地心的距離可以按需要選擇不同地球同步衛(wèi)星只能在赤道的正上方，但離地心的距離可以按需要選

9、擇不同的值的值【分析分析】本題考查了衛(wèi)星的軌道參量和半徑的關(guān)系；第一宇宙速度的理解；同步衛(wèi)星的本題考查了衛(wèi)星的軌道參量和半徑的關(guān)系；第一宇宙速度的理解；同步衛(wèi)星的五個(gè)五個(gè)“一定一定”.【解析解析】由萬有引力提供向心力可知：半徑越大，速度、角速度、向心加速度越??；周由萬有引力提供向心力可知：半徑越大，速度、角速度、向心加速度越??；周期越大期越大.可知可知A項(xiàng)錯(cuò)誤，項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確項(xiàng)正確.由第一宇宙速度是最大的環(huán)繞速度，最小的發(fā)射速由第一宇宙速度是最大的環(huán)繞速度，最小的發(fā)射速度可知度可知C項(xiàng)錯(cuò)誤項(xiàng)錯(cuò)誤.由同步衛(wèi)星軌道半徑，離地面高度等五個(gè)量一定，可知由同步衛(wèi)星軌道半徑，離地面高度等五個(gè)量一定，可知

10、D項(xiàng)錯(cuò)誤項(xiàng)錯(cuò)誤B3.2 衛(wèi)星問題衛(wèi)星問題典題精析典題精析例例32008年年9月月25日至日至28日我國成功實(shí)施了日我國成功實(shí)施了“神舟神舟”七號載入航天飛行并實(shí)現(xiàn)了七號載入航天飛行并實(shí)現(xiàn)了航天員首次出艙飛船先沿橢圓軌道飛行，后在遠(yuǎn)地點(diǎn)航天員首次出艙飛船先沿橢圓軌道飛行，后在遠(yuǎn)地點(diǎn)343千米處點(diǎn)火加速，由橢圓軌千米處點(diǎn)火加速，由橢圓軌道變成高度為道變成高度為343千米的圓軌道，在此圓軌道上飛船運(yùn)行周期約為千米的圓軌道，在此圓軌道上飛船運(yùn)行周期約為90分鐘下列判斷正分鐘下列判斷正確的是（）確的是（）A飛船變軌前后的機(jī)械能相等飛船變軌前后的機(jī)械能相等B飛船在圓軌道上時(shí)航天員出艙前后都處于失重狀態(tài)飛船

11、在圓軌道上時(shí)航天員出艙前后都處于失重狀態(tài)C飛船在此圓軌道上運(yùn)動(dòng)的角度速度大于同步衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的角速度飛船在此圓軌道上運(yùn)動(dòng)的角度速度大于同步衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的角速度D飛船變軌前通過橢圓軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)的加速度大于變軌后沿圓軌道運(yùn)動(dòng)的加速度飛船變軌前通過橢圓軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)的加速度大于變軌后沿圓軌道運(yùn)動(dòng)的加速度BC【分析分析】抓住變軌問題的速度分析，加速度分析抓住變軌問題的速度分析，加速度分析.【解析解析】軌道越高，機(jī)械能越大，可知軌道越高，機(jī)械能越大，可知A項(xiàng)錯(cuò)；在圓軌道上項(xiàng)錯(cuò)；在圓軌道上F萬萬=F向向，處于完，處于完全失重狀態(tài)，全失重狀態(tài)，B項(xiàng)正確；半徑越大，角速度越小，可知項(xiàng)正確；半徑越大，角速度越小，可知C項(xiàng)

12、正確；同一點(diǎn)加速項(xiàng)正確；同一點(diǎn)加速度相同可知度相同可知D項(xiàng)錯(cuò)誤項(xiàng)錯(cuò)誤.處理衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)問題抓住中心思想：處理衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)問題抓住中心思想：F萬萬=F向向，靈活選擇向，靈活選擇向心力的表達(dá)式是關(guān)鍵在討論心力的表達(dá)式是關(guān)鍵在討論T和和r關(guān)系時(shí)還可以使用開普勒關(guān)系時(shí)還可以使用開普勒第三定律第三定律.規(guī)律規(guī)律 方法方法 技巧技巧小試身手小試身手1地球同步衛(wèi)星離地心距離為地球同步衛(wèi)星離地心距離為r1，環(huán)繞速率為，環(huán)繞速率為v1 ，加速度大小為，加速度大小為a1 ，地球，地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度大小為赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度大小為a2，第一宇宙速度為，第一宇宙速度為v，地球半徑，地球半徑為為R，則下列關(guān)系正確的是（），則下列關(guān)系正確的是（）ABC. D.112araR 2121()aRar 11vrvR 11vRvr BD2冥王星與其附近的另一星體卡戎可視為雙星系統(tǒng)，質(zhì)量比約為冥王星與其附近的另一星體卡戎可視為雙星系統(tǒng)，質(zhì)量比約為7:1，同時(shí)，同時(shí)繞它們連線上某點(diǎn)繞它們連線上某點(diǎn)0點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)由此可知，冥王星繞點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)由此可知，冥王星繞0點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的（）點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的（）A備考指津類型類型1：行星繞恒星運(yùn)動(dòng)：行星繞恒星運(yùn)動(dòng)類型類型2：衛(wèi)星繞行星運(yùn)動(dòng)：衛(wèi)星繞行星運(yùn)動(dòng)類型類型3：探月衛(wèi)星