創(chuàng)新方案萬有引力與航天-完整版PPT

1、一、開普勒行星運動定律1開普勒第一定律：所有行星繞太陽運動的軌道都是 ，太陽處在橢圓的一個 上2開普勒第二定律：對任意一個行星來說，它和太陽的 在相等的時間內(nèi)掃過相等的 橢圓焦點連線面積3開普勒第三定律：所有行星的軌道的 的三次方跟它的 的二次方的比值都相等，表達(dá)式： .半長軸公轉(zhuǎn)周期6.671011Nm2/kg22.公式適用條件：此公式適用于 間的相互作用當(dāng)兩物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物體本身的大小時，物體可視為質(zhì)點均勻的球體可視為質(zhì)點，r是間的距離一個均勻球體與球外一個質(zhì)點間的萬有引力也適用，其中r為球心到 間的距離質(zhì)點兩球心質(zhì)點G萬有引力三、同步衛(wèi)星及三種宇宙速度1關(guān)于同步衛(wèi)星的五個“一定”(

2、1)軌道平面一定：軌道平面與 共面(2)周期一定：與地球自轉(zhuǎn)周期 ，即T .(3)角速度一定：與地球自轉(zhuǎn)的角速度 赤道平面相同24 h相同2三種宇宙速度比較宇宙速度數(shù)值(km/s)意義第一宇宙速度7.9這是衛(wèi)星繞地球做圓周運動的最小發(fā)射速度，若/sv /s，物體繞 運行(環(huán)繞速度)第二宇宙速度11.2這是物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度，若/sv /s，物體繞 運行(脫離速度)第三宇宙速度16.7這是物體掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度，若v/s，物體將脫離 在宇宙空間運行(逃逸速度)地球太陽太陽引力束縛四、經(jīng)典時空觀和相對論時空觀1經(jīng)典時空觀(1)在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是不隨 而改變的(2

3、)在經(jīng)典力學(xué)中，同一物理過程發(fā)生的位移和對應(yīng)時間的測量結(jié)果在不同的參考系中是 速度的改變相同的2相對論時空觀(1)在狹義相對論中，物體的質(zhì)量要隨物體運動速度的增大而 ，用公式表示為m .(2)在狹義相對論中，同一物理過程發(fā)生的位移和對應(yīng)時間的測量結(jié)果在不同的參考系中是 增大不同的1.關(guān)于行星繞太陽運動的下列說法中正確的是 ()A所有行星都在同一橢圓軌道上繞太陽運動B所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等C離太陽越近的行星運動周期越大D行星繞太陽運動時太陽位于行星軌道的中心處解析：所有行星都沿不同的橢圓軌道繞太陽運動，太陽位于橢圓軌道的一個公共焦點上，故A、D均錯誤；由開普

4、勒第三定律知，所有行星的軌道半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，而且半長軸越大，行星運動周期越大，B正確，C錯誤答案：B解析：公式中的G值是測定的，A錯誤；當(dāng)r趨近零時，物體不能視為質(zhì)點，萬有引力定律將不再適用，B錯誤；萬有引力是物體間的相互作用力，總是大小相等，方向相反，作用在兩個物體上，不可能是一對平衡力，D錯誤答案：C3如圖441所示，圓a的圓心在地球自轉(zhuǎn)的軸線上，圓b、c、d的圓心均在地球的地心上，對繞地球做勻速圓周運動的人造地球衛(wèi)星而言，下列說法錯誤的是 ()A衛(wèi)星的軌道可能為aB同步衛(wèi)星的軌道只能為bC衛(wèi)星的軌道可能為cD衛(wèi)星的軌道可能為d解析：衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，

5、萬有引力提供向心力，其軌道的圓心必在地心，故只有a軌道不可能答案：A4同步衛(wèi)星相對地面靜止，猶如懸在高空中，下列說法中不正確的是 ()A同步衛(wèi)星處于平衡狀態(tài)B同步衛(wèi)星的速率是唯一的C同步衛(wèi)星加速度大小是唯一的D各國的同步衛(wèi)星都在同一圓周上運行.答案：A5我國正在自主研發(fā)“北斗二號”地球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，此系統(tǒng)由中軌道、高軌道和同步衛(wèi)星等組成，可將定位精度提高到“厘米”級，會在交通、氣象、軍事等方面發(fā)揮重要作用已知三種衛(wèi)星中，中軌道衛(wèi)星離地最近，同步衛(wèi)星離地最遠(yuǎn)，則下列說法中正確的是 ()A中軌道衛(wèi)星的線速度小于高軌道衛(wèi)星的線速度B中軌道衛(wèi)星的角速度小于同步衛(wèi)星的角速度C若一周期為8 h的中軌道衛(wèi)星

6、，某時刻在同步衛(wèi)星的正下方，則經(jīng)過24 h仍在該同步衛(wèi)星的正下方D高軌道衛(wèi)星的向心加速度小于同步衛(wèi)星的向心加速度答案：C6在日常生活中我們并沒有發(fā)現(xiàn)物體的質(zhì)量隨物體的運動的變化而變化，其原因是 ()A運動物體無法稱質(zhì)量B物體的速度遠(yuǎn)小于光速，質(zhì)量變化極小C物體質(zhì)量太大D物體質(zhì)量不隨速度變化而變化答案：B72008年9月25日，載人航天宇宙飛船“神舟”七號發(fā)射成功，且中國人成功實現(xiàn)了太空行走，并順利返回地面(1)設(shè)飛船在太空環(huán)繞時軌道高度為h，地球半徑為R，地面重力加速度為g，飛船繞地球遨游太空的總時間為t，則“神舟”七號飛船繞地球運轉(zhuǎn)了多少圈？(用給定字母表示)(2)若t3天，h343 km，

7、R6 400 km，g10 m/s2，則飛船繞地球運轉(zhuǎn)的圈數(shù)為多少？典例啟迪例1 (2010安徽高考)為了對火星及其周圍的空間環(huán)境進(jìn)行探測，我國預(yù)計于2011年10月發(fā)射第一顆火星探測器“螢火一號”假設(shè)探測器在離火星表面高度分別為h1和h2的圓軌道上運動時，周期分別為T1和T2.火星可視為質(zhì)量分布均勻的球體，且忽略火星的自轉(zhuǎn)影響，引力常量為G.僅利用以上數(shù)據(jù)，可以計算出 ()A火星的密度和火星表面的重力加速度B火星的質(zhì)量和火星對“螢火一號”的引力C火星的半徑和“螢火一號”的質(zhì)量D火星表面的重力加速度和火星對“螢火一號”的引力答案A歸納領(lǐng)悟天體質(zhì)量和密度的估算方法(1)利用天體表面的重力加速度g

8、和天體半徑R.題組突破1天文學(xué)家新發(fā)現(xiàn)了太陽系外的一顆行星這顆行星的體積是地球的4.7倍，質(zhì)量是地球的25倍已知某一近地衛(wèi)星繞地球運動的周期約為1.4小時，引力常量G6.671011Nm2/kg2，由此估算該行星的平均密度為 ()A1.8103 kg/m3B5.6103 kg/m3C1.1104 kg/m3 D2.9104 kg/m3答案：D答案：ABD3正在研制中的“嫦娥三號”，將要攜帶探測器在月球著陸，實現(xiàn)月面巡視、月夜生存等科學(xué)探索的重大突破，開展月表地形地貌與地質(zhì)構(gòu)造、礦物組成和化學(xué)成分等探測活動若“嫦娥三號”在月球著陸前繞月球做勻速圓周運動的周期為T，軌道半徑為R，已知萬有引力常量為

9、G.由以上物理量可以求出 ()A月球的質(zhì)量B月球的密度C月球的“第一宇宙速度”D月球表面的重力加速度答案：A典例啟迪例2(2010江蘇高考)2009年5月，航天飛機(jī)在完成對哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的維修任務(wù)后，在A點從圓形軌道進(jìn)入橢圓軌道，B為軌道上的一點，如圖442所示關(guān)于航天飛機(jī)的運動，下列說法中正確的有 ()A在軌道上經(jīng)過A的速度小于經(jīng)過B的速度B在軌道上經(jīng)過A的動能小于在軌道上經(jīng)過A的動能C在軌道上運動的周期小于在軌道上運動的周期D在軌道上經(jīng)過A的加速度小于在軌道上經(jīng)過A的加速度思路點撥同一中心天體的不同軌道的周期關(guān)系滿足開普勒第三定律，不同軌道的交叉點的線速度大小可用離心運動或近心運動規(guī)律分析

10、因航天飛機(jī)在軌道和軌道上A點的萬有引力相等，所以在軌道上經(jīng)過A點的加速度等于在軌道上經(jīng)過A點的加速度，選項D錯誤答案ABC歸納領(lǐng)悟(1)衛(wèi)星的軌道赤道軌道：衛(wèi)星的軌道在赤道平面內(nèi)同步衛(wèi)星就是其中的一種極地軌道：衛(wèi)星的軌道過南北兩極，即在垂直于赤道的平面內(nèi)如定位衛(wèi)星系統(tǒng)中的衛(wèi)星軌道其他軌道：除以上兩種軌道外的衛(wèi)星軌道題組突破4如圖443所示，地球赤道上的山丘e、近地資源衛(wèi)星p和同步通信衛(wèi)星q均在赤道平面上繞地心做勻速圓周運動設(shè)e、p、q做圓周運動的速率分別為v1、v2、v3，向心加速度分別為a1、a2、a3，則下列判斷正確的是()Av1v2v3 Bv1v2v3Ca1a2a3 Da1a3a2答案：

11、D5(2010新課標(biāo)全國卷)太陽系中的8大行星的軌道均可以近似看成圓軌道下列4幅圖是用來描述這些行星運動所遵從的某一規(guī)律的圖象圖中坐標(biāo)系的橫軸是lg(T/T0)，縱軸是lg(R/R0)；這里T和R分別是行星繞太陽運行的周期和相應(yīng)的圓軌道半徑，T0和R0分別是水星繞太陽運行的周期和相應(yīng)的圓軌道半徑下列4幅圖中正確的是()答案：B6太空被稱為是21世紀(jì)技術(shù)革命的搖籃擺脫地球引力，在更“純凈”的環(huán)境中探求物質(zhì)的本質(zhì)，撥開大氣層的遮蓋，更直接地探索宇宙的奧秘，一直是科學(xué)家們夢寐以求的機(jī)會“神舟號”兩次載人飛船的成功發(fā)射與回收給我國航天界帶來足夠的信心，我國提出了載人飛船太空實驗室空間站的三部曲構(gòu)想某宇

12、航員要與軌道空間站對接，飛船為了追上軌道空間站()A只能從較低軌道上加速B只能從較高軌道上加速C只能從空間站同一高度的軌道上加速D無論在什么軌道上，只要加速都行解析：加速時，做遠(yuǎn)離圓心的運動，軌道半徑增大，有可能與空間站對接所以A正確答案：A典例啟迪思路點撥解答本題時應(yīng)注意以下兩個方面：(1)火箭啟動前的壓力與重力的關(guān)系(2)重力加速度隨高度的變化規(guī)律歸納領(lǐng)悟 本題屬于萬有引力與勻變速直線運動相結(jié)合的題目，解答此類問題應(yīng)抓住切入點：物體所受萬有引力產(chǎn)生重力加速，高度明顯變化時，重力加速度也隨之改變類似問題還可以結(jié)合：自由落體，豎直上拋，平拋運動等題組突破7某星球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的9倍，半徑約為地球半徑的一半，若從地球表面高h(yuǎn)處平拋一物體，射程