高考人教版物理萬有引力與航天命題點(diǎn)一輪復(fù)習(xí)ppt課件

1、高考人教版物理萬有引力與航天命題點(diǎn)一輪復(fù)習(xí)基礎(chǔ)過關(guān)考點(diǎn)研析素養(yǎng)提升基礎(chǔ)知識(shí)一、開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律1.內(nèi)容基礎(chǔ)過關(guān) 緊扣教材自主落實(shí)橢圓(1)第一定律:所有行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是 ,太陽位于橢圓的一個(gè) 上.(2)第二定律:太陽與任何一個(gè)行星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過的 相等.(3)第三定律:行星繞太陽運(yùn)行軌道半長軸r的立方與其公轉(zhuǎn)周期T的平方成正比.焦點(diǎn)面積成正比2.應(yīng)用(1)行星繞太陽的運(yùn)動(dòng)通常按圓軌道處理.(2)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律也適用于其他天體,例如月球、衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動(dòng)等.二、萬有引力定律及其應(yīng)用1.內(nèi)容:自然界中任何兩個(gè)物體都是相互吸引的,引力的方向沿兩物體的連線,引力的大小F與這兩個(gè)

2、物體質(zhì)量的乘積m1m2 ,與這兩個(gè)物體間距離r的平方 .成反比3.適用條件(1)公式適用于 間的相互作用.當(dāng)兩個(gè)物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物體本身的大小時(shí),物體可視為質(zhì)點(diǎn).(2)質(zhì)量分布均勻的球體可視為質(zhì)點(diǎn),r是 的距離.質(zhì)點(diǎn)兩球心間自主探究停在路面上相距一段距離的兩輛汽車.假設(shè)不受地面的摩擦力等阻力,它們還會(huì)一直停在原來位置嗎?答案: 不會(huì),它們會(huì)在其間萬有引力作用下而逐漸靠近直至靠在一起.三、宇宙速度1.第一宇宙速度(環(huán)繞速度)(1)第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星在地面附近軌道繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度.(2)第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的 速度,也是人造地球衛(wèi)星的 速度.最大環(huán)繞 最小發(fā)射2.第二宇宙速

3、度(脫離速度)和第三宇宙速度(逃逸速度)11.2(1)第二宇宙速度:人造衛(wèi)星脫離地球引力所需的最小發(fā)射速度,其大小v2= km/s.(2)第三宇宙速度:人造衛(wèi)星掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度,其大小v3= km/s.四、經(jīng)典時(shí)空觀和相對(duì)論時(shí)空觀1.經(jīng)典時(shí)空觀16.7位移的測(cè)量、時(shí)間的測(cè)量都與 無關(guān).參考系2.相對(duì)論時(shí)空觀同一過程的位移和時(shí)間測(cè)量在不同參考系中是 的.不同(1)行星在橢圓軌道上運(yùn)行,離太陽越遠(yuǎn),運(yùn)行速率越大.( )過關(guān)巧練1.思考判斷(2)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律也適用于其他天體系統(tǒng).( )(3)牛頓根據(jù)前人的研究成果得出了萬有引力定律,并測(cè)量得出了引力常量.( )(4)第一宇宙速度是

4、衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最小速度.( )(5)探月衛(wèi)星的發(fā)射速度必須大于第二宇宙速度.( )2.(北京卷,17)若想檢驗(yàn)“使月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力”與“使蘋果落地的力”遵循同樣的規(guī)律,在已知月地距離約為地球半徑60倍的情況下,需要驗(yàn)證( )B3. (全國卷,19)(多選)如圖,海王星繞太陽沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng),P為近日點(diǎn),Q為遠(yuǎn)日點(diǎn),M,N為軌道短軸的兩個(gè)端點(diǎn),運(yùn)行的周期為T0,若只考慮海王星和太陽之間的相互作用,則海王星在從P經(jīng)M,Q到N的運(yùn)動(dòng)過程中( )A.從P到M所用的時(shí)間等于T0/4B.從Q到N階段,機(jī)械能逐漸變大C.從P到Q階段,速率逐漸變小D.從M到N階段,萬有引力對(duì)它先做負(fù)功后做正功CD

5、4. (多選)在“嫦娥一號(hào)”奔月飛行過程中,在月球上空有一次變軌是由橢圓軌道a變?yōu)榻聢A形軌道b,如圖所示.在a,b切點(diǎn)處,下列說法正確的是( )A.衛(wèi)星運(yùn)行的速度vavbB.衛(wèi)星受月球的引力Fa=FbC.衛(wèi)星的加速度aaabD.衛(wèi)星的動(dòng)能Ekaa3a1B.a2a1a3C.a3a1a2D.a3a2a1【針對(duì)訓(xùn)練2】 如圖所示,甲、乙兩顆衛(wèi)星以相同的軌道半徑分別繞質(zhì)量為M和2M的行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng).下列說法正確的是( )A.甲的向心加速度比乙的小B.甲的運(yùn)行周期比乙的小C.甲的角速度比乙的大D.甲的線速度比乙的大A考點(diǎn)四衛(wèi)星變軌問題1.運(yùn)用發(fā)動(dòng)機(jī)變軌2.稀薄空氣作用下的變軌3. 衛(wèi)星軌道的突變由

6、于技術(shù)上的需要,有時(shí)要在適當(dāng)?shù)奈恢枚虝r(shí)間內(nèi)啟動(dòng)飛行器上的發(fā)動(dòng)機(jī),使飛行器軌道發(fā)生突變,使其進(jìn)入預(yù)定的軌道.如圖所示,發(fā)射同步衛(wèi)星時(shí),可以分多過程完成:(1)先將衛(wèi)星發(fā)送到近地軌道.(2)使其繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),速率為v1,變軌時(shí)在P點(diǎn)點(diǎn)火加速,短時(shí)間內(nèi)將速率由v1增加到v2,使衛(wèi)星進(jìn)入橢圓形的轉(zhuǎn)移軌道.(3)衛(wèi)星運(yùn)行到遠(yuǎn)地點(diǎn)Q時(shí)的速率為v3,此時(shí)進(jìn)行第二次點(diǎn)火加速,在短時(shí)間內(nèi)將速率由v3增加到v4,使衛(wèi)星進(jìn)入同步軌道,繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng).【典例4】 (多選)如圖為火星著陸器經(jīng)過多次變軌后登陸火星的軌跡圖,軌道上的P,S,Q三點(diǎn)與火星中心在同一直線上,P,Q兩點(diǎn)分別是橢圓軌道的遠(yuǎn)火星點(diǎn)和近火

7、星點(diǎn),且PQ=2QS,(已知軌道為圓軌道)下列說法正確的是( )A.著陸器在P點(diǎn)由軌道進(jìn)入軌道需要點(diǎn)火加速B.著陸器在軌道上S點(diǎn)的速度小于在軌道上Q點(diǎn)的速度C.著陸器在軌道上S點(diǎn)與在軌道上P點(diǎn)的加速度大小相等D.著陸器在軌道上由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到S點(diǎn)的時(shí)間是著陸器在軌道上由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的時(shí)間的2倍BC審題圖示 (1)比較圓軌道半徑與橢圓軌道半長軸的大小,據(jù)開普勒第三定律,就能比較圓軌道的周期和橢圓軌道的周期的大小.反思總結(jié)衛(wèi)星變軌問題的注意事項(xiàng)(2)衛(wèi)星在不同軌道上運(yùn)行時(shí)機(jī)械能不同,軌道半徑越大,機(jī)械能越大.(3)衛(wèi)星經(jīng)過不同軌道相交的同一點(diǎn)(切點(diǎn)或交點(diǎn))時(shí)加速度相等,切點(diǎn)處外軌道的速度大于內(nèi)軌道的

8、速度.題組訓(xùn)練1. 交會(huì)對(duì)接變軌(多選)“神舟十一號(hào)”與“天宮二號(hào)”成功實(shí)現(xiàn)交會(huì)對(duì)接,如圖所示,交會(huì)對(duì)接前“神舟十一號(hào)”飛船先在較低圓軌道1上運(yùn)動(dòng),在適當(dāng)位置經(jīng)變軌與在圓軌道2上運(yùn)動(dòng)的“天宮二號(hào)”對(duì)接.M,Q兩點(diǎn)在軌道1上,P點(diǎn)在軌道2上,三點(diǎn)連線過地球球心,把飛船的加速過程簡化為只做一次短時(shí)加速.下列關(guān)于“神舟十一號(hào)”變軌過程的描述,正確的有( )A.“神舟十一號(hào)”在M點(diǎn)加速,可以在P點(diǎn)與“天宮二號(hào)”相遇B.“神舟十一號(hào)”在M點(diǎn)經(jīng)一次加速,即可變軌到軌道2C.“神舟十一號(hào)”經(jīng)變軌后速度總大于變軌前的速度D.“神舟十一號(hào)”變軌后的運(yùn)行周期總大于變軌前的運(yùn)行周期AD2.衛(wèi)星發(fā)射變軌我國發(fā)射了一顆

9、地球資源探測(cè)衛(wèi)星,發(fā)射時(shí),先將衛(wèi)星發(fā)射至距離地面50 km的近地圓軌道1上,然后變軌到近地點(diǎn)距離地面50 km、遠(yuǎn)地點(diǎn)距離地面1 500 km的橢圓軌道2上,最后由軌道2進(jìn)入半徑為 7 900 km 的圓軌道3,軌道1,2相切于P點(diǎn),軌道2,3相切于Q點(diǎn).忽略空氣阻力和衛(wèi)星質(zhì)量的變化,則以下說法正確的是( )A.該衛(wèi)星從軌道1變軌到軌道2需要在P處點(diǎn)火加速B.該衛(wèi)星在軌道2上穩(wěn)定運(yùn)行時(shí),P點(diǎn)的速度小于Q點(diǎn)的速度C.該衛(wèi)星在軌道2上Q點(diǎn)的加速度小于在軌道3上Q點(diǎn)的加速度D.該衛(wèi)星在軌道3的機(jī)械能小于在軌道1的機(jī)械能A考點(diǎn)五雙星或多星模型1.宇宙雙星問題(1)兩星的角速度、周期都相同,即T1=T2

10、,1=2.(3)兩星之間的距離不變,且兩星的軌道半徑之和等于兩星之間的距離,即r1+r2=L.2.宇宙三星、四星問題首先明確多星系統(tǒng)中各星體的位置及周期關(guān)系,再分析各星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力的來源和軌道半徑.3.分析思路【典例5】如圖所示,質(zhì)量為m的星球A和質(zhì)量為M的星球B在萬有引力作用下繞其連線上的O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),星球A和B兩者中心之間距離為L.已知A,B的中心和O三點(diǎn)始終共線,A和B分別在O的兩側(cè),引力常量為G. (1)求兩星球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T;(2)在地月系統(tǒng)中,若忽略其他星球的影響,可以將月球和地球看成上述星球A和B,月球繞其軌道中心運(yùn)行的周期記為T1.但在近似處理問題時(shí),常常認(rèn)

11、為月球是繞地心做圓周運(yùn)動(dòng)的,這樣算得的運(yùn)行周期記為T2.求T2與T1兩者平方之比.【針對(duì)訓(xùn)練1】 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71,同時(shí)繞它們連線上某點(diǎn)O做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由此可知,冥王星繞O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的( )A【針對(duì)訓(xùn)練2】一個(gè)國際研究小組借助于智利的天文望遠(yuǎn)鏡,觀測(cè)到了一組雙星系統(tǒng),它們繞兩者連線上的某點(diǎn)O做勻速圓周運(yùn)動(dòng),如圖所示.此雙星系統(tǒng)中體積較小成員能“吸食”另一顆體積較大星體表面物質(zhì),導(dǎo)致質(zhì)量發(fā)生轉(zhuǎn)移,假設(shè)在演變的過程中兩者球心之間的距離保持不變,則在最初演變的過程中( )A.它們做圓周運(yùn)動(dòng)的萬有引力保持不變B.它們做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度不斷變大C.體積較大星體圓周

12、運(yùn)動(dòng)軌跡半徑變大,線速度也變大D.體積較大星體圓周運(yùn)動(dòng)軌跡半徑變大,線速度變小C素養(yǎng)提升 學(xué)科素養(yǎng)演練提升高考模擬1.(全國卷,20)(多選)2017年,人類第一次直接探測(cè)到來自雙中子星合并的引力波.根據(jù)科學(xué)家們復(fù)原的過程,在兩顆中子星合并前約100 s時(shí),它們相距約400 km,繞二者連線上的某點(diǎn)每秒轉(zhuǎn)動(dòng)12圈.將兩顆中子星都看作是質(zhì)量均勻分布的球體,由這些數(shù)據(jù)、萬有引力常量并利用牛頓力學(xué)知識(shí),可以估算出這一時(shí)刻兩顆中子星( )A.質(zhì)量之積B.質(zhì)量之和C.速率之和D.各自的自轉(zhuǎn)角速度BC解析:兩顆中子星運(yùn)動(dòng)到某位置的示意圖如圖所示.2.(全國卷,15)為了探測(cè)引力波,“天琴計(jì)劃”預(yù)計(jì)發(fā)射地球衛(wèi)星P,其軌道半徑約為地球半徑的16倍;另一地球衛(wèi)星Q的軌道半徑約為