《奪冠之路》福建專用高三物理一輪復習 第4章第4課時 萬有引力定律 人造衛(wèi)星 魯科

2012高三物理復習課件（導與練福建）第4章第四課時萬有引力定律人造衛(wèi)星編輯ppt編輯ppt1．掌握萬有引力定律的內(nèi)容及計算公式，并會用萬有引力定律計算天體運動相關問題．2．知道宇宙速度的含義，并會推導第一宇宙速度，并區(qū)分環(huán)繞速度和發(fā)射速度．3．知道經(jīng)典時空觀和相對論時空觀．編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt4．三種宇宙速度三種宇宙速度數(shù)值意義第一宇宙速度(環(huán)繞速度)7.9km/s①衛(wèi)星環(huán)繞地球表面運行的速度，也是繞地球做勻速圓周運動的最大速度②發(fā)射衛(wèi)星使衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的最小地面發(fā)射速度編輯ppt續(xù)表三種宇宙速度數(shù)值意義第二宇宙速度(脫離速度)11.2km/s使衛(wèi)星掙脫地球引力束縛的最小地面發(fā)射速度第三宇宙速度(逃逸速度)16.7km/s衛(wèi)星掙脫太陽引力束縛的最小地面發(fā)射速度編輯ppt

環(huán)繞速度是指衛(wèi)星繞中心天體正常運行時的速度即勻速圓周運動的速度，發(fā)射速度是衛(wèi)星剛離開發(fā)射“臺”時的速度，即物體的拋出速度．編輯ppt(對應學生用書第55頁)1．關于萬有引力定律的說法正確的是(

B

)A．天體間萬有引力與它們的質(zhì)量成正比，與它們之間的距離成反比B．任何兩個物體都是相互吸引的，引力的大小跟兩個物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們距離的平方成反比C．萬有引力與質(zhì)量、距離和萬有引力常量成正比D．萬有引力定律對質(zhì)量大的物體可以適用，對質(zhì)量小的物體可能不適用編輯ppt2．設人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，衛(wèi)星離地面越高，則衛(wèi)星的(

D

)A．速度越大B．角速度越大C．向心加速度越大D．周期越長編輯ppt3．衛(wèi)星電話在搶險救災中能發(fā)揮重要作用．第一代、第二代海事衛(wèi)星只使用靜止軌道衛(wèi)星，不能覆蓋地球上的高緯度地區(qū)．而第三代海事衛(wèi)星采用同步和中軌道衛(wèi)星結(jié)合的方案，解決了覆蓋全球的問題．它由4顆同步衛(wèi)星與12顆中軌道衛(wèi)星構(gòu)成．中軌道衛(wèi)星高度約為地球半徑的2倍，分布在幾個軌道平面上(與赤道平面有一定的夾角)．地球表面處的重力加速度為g，則中軌道衛(wèi)星處的重力加速度約為(

B

)A．g/4B．g/9C．4gD．9g編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt【例1】英國《每日郵報》2008年10月6日報道，歐洲宇航局利用COROT天文望遠鏡發(fā)現(xiàn)了一顆名為COROT-exo-3b的星體，它不屬于目前所知的任何一種．這種星體在外觀上很像行星，其密度是太陽系最大行星木星的22倍，圍繞著另一顆恒星旋轉(zhuǎn)，其質(zhì)量非常大，約為木星質(zhì)量的22倍，木星的有關數(shù)據(jù)見表格．試根據(jù)需要選取數(shù)據(jù)，計算該星體表面的重力加速度．已知引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2，計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字.編輯ppt編輯ppt思路點撥：①利用引力常量G可直接計算；②也可利用COROT-exo-3b星體和木星質(zhì)量以及密度關系列式求解．編輯ppt答案：5×102m/s2編輯ppt編輯ppt針對訓練11：神舟七號在距地面大約343公里的近圓軌道上轉(zhuǎn)一圈用時約90分鐘，請據(jù)此估算地球的密度？(已知G＝6.67×10－11N·m2/kg2，地球半徑R＝6400km)答案：5.67×103kg/m3編輯ppt編輯ppt2．兩種加速度的比較種類項目衛(wèi)星的向心加速度物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度產(chǎn)生萬有引力萬有引力的一個分力(另一分力為重力)方向指向地心垂直指向地軸大小a＝g′＝G(地面附近a近似為g)a＝ω2r，其中ω為地球自轉(zhuǎn)的角速度，r為地面上某點到地軸的距離變化隨物體到地心距離r的增大而減小從赤道到兩極逐漸減小編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt

關鍵要弄清比較的兩物體遵循的規(guī)律．特別是赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)所需的F向?F引，而不是F向＝F引．編輯ppt針對訓練21：(2011年北京市朝陽區(qū)模擬)木星至少有16顆衛(wèi)星，1610年1月7日伽利略用望遠鏡發(fā)現(xiàn)了其中的4顆．這4顆衛(wèi)星被命名為木衛(wèi)1、木衛(wèi)2、木衛(wèi)3和木衛(wèi)4.他的這個發(fā)現(xiàn)對于打破“地心說”提供了重要的依據(jù)．若將木衛(wèi)1、木衛(wèi)2繞木星的運動看做勻速圓周運動，已知木衛(wèi)2的軌道半徑大于木衛(wèi)1的軌道半徑，則它們繞木星運行時(

)A．木衛(wèi)2的周期大于木衛(wèi)1的周期B．木衛(wèi)2的線速度大于木衛(wèi)1的線速度C．木衛(wèi)2的角速度大于木衛(wèi)1的角速度D．木衛(wèi)2的向心加速度大于木衛(wèi)1的向心加速度答案：A.編輯ppt

人造衛(wèi)星應注意的幾個問題1．衛(wèi)星中的超重和失重“超重”是衛(wèi)星進入軌道前的加速上升過程，此情景與“升降機”中物體的超重情況相同．“失重”是衛(wèi)星進入軌道后正常運轉(zhuǎn)時，衛(wèi)星上的物體“完全失重”(因為重力完全提供向心力)，因此在衛(wèi)星上的儀器，凡是制造原理與重力有關的均不能正常使用．但應注意衛(wèi)星中的物體處于失重狀態(tài)，并不是沒有重力了，而是重力完全提供了繞地球做圓周運動的向心力而已．編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt【例3】2007年10月24日，“嫦娥一號”衛(wèi)星星箭分離，衛(wèi)星進入繞地球軌道．在繞地運行時，要經(jīng)過三次近地變軌：12小時橢圓軌道①→24小時橢圓軌道②→48小時橢圓軌道③→地月轉(zhuǎn)移軌道④.11月5日11時，當衛(wèi)星經(jīng)過距月球表面高度為h的A點時，再一次實施變軌，進入12小時橢圓軌道⑤，后又經(jīng)過兩次變軌，最后進入周期為T的月球極月圓軌道⑦.如圖所示，已知月球半徑為R.(1)請回答：“嫦娥一號”在完成第三次近地變軌時需要加速還是減速？(2)寫出月球表面重力加速度的表達式．思路點撥：根據(jù)衛(wèi)星變軌的條件及萬有引力充當向心力求解此題．編輯ppt編輯ppt

涉及變軌問題，要結(jié)合物體的向心運動和離心運動的條件分析，穩(wěn)定后仍是萬有引力充當向心力的勻速圓周運動．編輯ppt編輯ppt編輯ppt答案：1.27×1014kg/m3編輯ppt答案：1.8km/s編輯ppt編輯ppt1．(2010年天津理綜，6)探測器繞月球做勻速圓周運動，變軌后在周期較小的軌道上仍做勻速圓周運動，則變軌后與變軌前相比(

A

)A．軌道半徑變小B．向心加速度變小C．線速度變小D．角速度變小編輯ppt

本題考查了變軌后各量的變化．解決此題的關鍵是：依據(jù)F萬＝F向得出T、a、v、ω與軌道半徑的關系，從而確定選項的對錯．編輯ppt編輯ppt編輯ppt【測控導航】考點題號1.萬有引力公式的理解12.萬有引力公式的應用2、3、4、7、93.天體運動中各物理量的關系5、84.衛(wèi)星變軌問題65.萬有引力定律的綜合應用10編輯ppt解析：萬有引力常量G是卡文迪許利用扭秤實驗測出的，故①對，r趨近于零時，公式不再適用，②⑤錯，公式中要求的是兩質(zhì)量乘積，m1與m2受到的引力不是一對平衡力，故③對④錯，所以選項D正確．編輯ppt編輯ppt編輯ppt4．衛(wèi)星電話在搶險救災中能發(fā)揮重要作用．第一代、第二代海事衛(wèi)星只使用靜止軌道衛(wèi)星，不能覆蓋地球上的高緯度地區(qū)．第三代海事衛(wèi)星采用同步和中軌道衛(wèi)星結(jié)合的方案，它由4顆同步衛(wèi)星與12顆中軌道衛(wèi)星構(gòu)成．中軌道衛(wèi)星高度為10354公里，分布在幾個軌道平面上(與赤道平面有一定的夾角)，在這個高度上，衛(wèi)星沿軌道旋轉(zhuǎn)一周的時間為6小時．下列說法中正確的是(

B

)A．中軌道衛(wèi)星的線速度小于同步衛(wèi)星的線速度B．中軌道衛(wèi)星的角速度大于同步衛(wèi)星的角速度C．中軌道衛(wèi)星的向心加速度小于同步軌道衛(wèi)星的向心加速度D．如果某一時刻某顆中軌道衛(wèi)星和某顆同步衛(wèi)星與地球的球心在同一直線上，那么經(jīng)過6小時它們?nèi)栽谕恢本€上編輯ppt編輯ppt6．(拓展探究題)變軌技術在飛船和空間站對接過程中有著廣泛的應用．若某空間站運動的軌道可近似看做是以地心為中心，半徑為r1的圓，現(xiàn)有一艘準備和該空間站對接的飛船已被火箭送入較為接近空間站的軌道，它正以地心為中心，半徑為r2做勻速圓周運動．已知r1＞r2，現(xiàn)開動飛船上的小火箭，以實現(xiàn)飛船和空間站成功對接，下列說法正確的有(

B

)A．小火箭應向飛船前進的方向噴出燃氣B．小火箭應向飛船前進的后方噴出燃氣C．當飛船和空間站對接成功后，飛船的速度不變D．當飛船和空間站對接成功后，飛船的速度增大編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt9．(2011屆南京市高三第一次模擬考試)“嫦娥二號”探月衛(wèi)星于2010年10月1日成功發(fā)射，這次發(fā)射的衛(wèi)星直接進入近地點高度200公里、遠地點高度約38萬公里的地月轉(zhuǎn)移軌道．當衛(wèi)星到達月球附近的特定位置時，衛(wèi)星就必須“急剎車”，也就是近月制動，以確保衛(wèi)星既能被月球準確捕獲，又不會撞上月球，并由此進入近月點與月球相距100公里、運動周期為12小時的橢圓軌道a.再經(jīng)過兩次軌道調(diào)整，最終進入100公里的近月圓軌道b，軌道a和b相切于P點，如圖所示．設月球質(zhì)量為M，半徑為r，“嫦娥二號”衛(wèi)星質(zhì)量為m，b軌道距月球表面的高度為h，萬有引力常量為G.試求下列問題：(1)進入近月圓軌道b后，請寫出衛(wèi)星受到月球的萬有引力表達式；(2)衛(wèi)星在近月圓軌道b上運行的速度表達式；(3)衛(wèi)星分別在橢圓軌道a、近月圓軌道b運動時，試比較經(jīng)過P點的加速度大小，并簡述理由．編輯ppt編輯ppt10．(拓展探究題)中國首個月球探測計劃“嫦娥工程”預計在2017年送機器人上月球，實地采樣送回地球，為載人登月及月球基地選址做準備．設想我國宇航員隨“嫦娥”號登月飛船繞月球飛行，飛船上備有以下實驗儀器：A.計時表一只；B.彈簧秤一把；C