萬有引力-人造地球衛(wèi)星課件

萬有引力人造地球衛(wèi)星張正峰萬有引力人造地球衛(wèi)星張正峰基礎(chǔ)知識(shí)梳理一、開普勒行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律定律內(nèi)容圖示開普勒第一定律所有的行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是

，太陽處在橢圓的一個(gè)

上橢圓焦點(diǎn)開普勒第二定律對(duì)任意一個(gè)行星而言，它與太陽的

在相等的時(shí)間內(nèi)掃過

的面積開普勒第三定律連線相等三次二次基礎(chǔ)知識(shí)梳理一、開普勒行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律定律內(nèi)容圖示開普勒第一定律基礎(chǔ)知識(shí)梳理特別提示：(1)開普勒三定律雖然是根據(jù)行星繞太陽的運(yùn)動(dòng)總結(jié)出來的，但也適用于衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動(dòng)．(2)開普勒第三定律中的k是一個(gè)與運(yùn)動(dòng)天體無關(guān)的量，只與中心天體有關(guān)．基礎(chǔ)知識(shí)梳理特別提示：(1)開普勒三定律雖然是根據(jù)行星繞太陽基礎(chǔ)知識(shí)梳理二、萬有引力定律1．內(nèi)容：自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的

成正比，與它們之間

成反比．2．公式：F＝

，其中G＝6.67×10－11N·m2/kg2.3．適用條件：嚴(yán)格地說，公式只適用于

間的相互作用，當(dāng)兩個(gè)物體間的距離

物體本身的大小時(shí)，公式也可以使用．對(duì)于均勻的球體，r是

．乘積距離r的二次方質(zhì)點(diǎn)

遠(yuǎn)大于兩球心間的距離基礎(chǔ)知識(shí)梳理二、萬有引力定律乘積基礎(chǔ)知識(shí)梳理三、三種宇宙速度宇宙速度數(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(yùn)動(dòng)的最小發(fā)射速度，若7.9km/s≤v<11.2km/s，物體繞

運(yùn)行(環(huán)繞速度)地球第二宇宙速度11.2這是物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度，若11.2km/s≤v<16.7km/s，物體繞

運(yùn)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≥16.7km/s，物體將脫離

在宇宙空間運(yùn)行(逃逸速度)太陽太陽系基礎(chǔ)知識(shí)梳理三、三種宇宙速度宇宙速度數(shù)值(km/s)意義第一基礎(chǔ)知識(shí)梳理名師點(diǎn)撥：(1)三種宇宙速度均指的是發(fā)射速度，不能理解為環(huán)繞速度．(2)第一宇宙速度既是最小發(fā)射速度，又是衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大環(huán)繞速度．基礎(chǔ)知識(shí)梳理名師點(diǎn)撥：(1)三種宇宙速度均指的是發(fā)射速度，不一、對(duì)開普勒三定律的理解和應(yīng)用1．開普勒第一定律說明了不同行星繞太陽運(yùn)行時(shí)的橢圓軌道是不同的．2．開普勒第二定律說明行星在近日點(diǎn)的速率大于在遠(yuǎn)日點(diǎn)的速率，從近日點(diǎn)向遠(yuǎn)日點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)速率變小，從遠(yuǎn)日點(diǎn)向近日點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)速率變大．課堂互動(dòng)講練一、對(duì)開普勒三定律的理解和應(yīng)用課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練特別提醒課堂互動(dòng)講練特別提醒課堂互動(dòng)講練1.“坦普爾一號(hào)”彗星繞太陽運(yùn)行的軌道是一個(gè)橢圓，其運(yùn)動(dòng)周期為5.74年，則關(guān)于“坦普爾一號(hào)”彗星的下列說法中正確的是(

)A．繞太陽運(yùn)動(dòng)的角速度不變B．近日點(diǎn)處線速度大于遠(yuǎn)日點(diǎn)處線速度C．近日點(diǎn)處加速度大于遠(yuǎn)日點(diǎn)處加速度D．其橢圓軌道半長軸的立方與周期的平方之比是一個(gè)與太陽質(zhì)量有關(guān)的常數(shù)答案：BCD即時(shí)應(yīng)用課堂互動(dòng)講練1.“坦普爾一號(hào)”彗星繞太陽運(yùn)行的軌道是一個(gè)橢圓課堂互動(dòng)講練二、萬有引力與重力的關(guān)系1．萬有引力對(duì)物體的作用效果可以等效為兩個(gè)力的作用，一個(gè)是重力mg，另一個(gè)是物體隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力F向．如圖4－4－1所示，圖4－4－1課堂互動(dòng)講練二、萬有引力與重力的關(guān)系圖4－4－1課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練特別提醒課堂互動(dòng)講練特別提醒課堂互動(dòng)講練即時(shí)應(yīng)用課堂互動(dòng)講練即時(shí)應(yīng)用課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練特別提醒課堂互動(dòng)講練特別提醒課堂互動(dòng)講練即時(shí)應(yīng)用課堂互動(dòng)講練即時(shí)應(yīng)用課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練四、人造衛(wèi)星的繞行速度、角速度、周期、向心加速度與半徑的關(guān)系課堂互動(dòng)講練四、人造衛(wèi)星的繞行速度、角速度、周期、向心加速度課堂互動(dòng)講練4.(2009年高考安徽理綜卷)2009年2月11日，俄羅斯的“宇宙－2251”衛(wèi)星和美國的“銥－33”衛(wèi)星在西伯利亞上空約805km處發(fā)生碰撞．這是歷史上首次發(fā)生的完整在軌衛(wèi)星碰撞事件．碰撞過程中產(chǎn)生的大量碎片可能會(huì)影響太空環(huán)境．假定有甲、乙兩塊碎片，繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道都是圓，甲的運(yùn)行速率比乙的大，則下列說法中正確的是(

)A．甲的運(yùn)行周期一定比乙的長B．甲距地面的高度一定比乙的高C．甲的向心力一定比乙的小D．甲的加速度一定比乙的大即時(shí)應(yīng)用課堂互動(dòng)講練4.(2009年高考安徽理綜卷)2009年2月1課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練(2)人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度對(duì)應(yīng)衛(wèi)星近地表面運(yùn)行速度，此時(shí)發(fā)射衛(wèi)星的動(dòng)能全部作為繞行的動(dòng)能而不需要轉(zhuǎn)化為重力勢能．此速度即為第一宇宙速度，此時(shí)v發(fā)射＝v環(huán)繞，即第一宇宙速度也等于最大環(huán)繞速度．2．兩種周期——自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期的比較自轉(zhuǎn)周期是天體繞自身某軸線轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間，公轉(zhuǎn)周期是衛(wèi)星繞中心天體做圓周運(yùn)動(dòng)－周的時(shí)間．一般情況下天體的自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期是不等的，如：地球自轉(zhuǎn)周期為24小時(shí)，公轉(zhuǎn)周期為365天．但也有相等的，如月球，自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)周期都約為27天，所以地球上同一地點(diǎn)看到的都是月球固定的一面，在應(yīng)用中要注意區(qū)別．課堂互動(dòng)講練(2)人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度對(duì)應(yīng)衛(wèi)星近地表面課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練(2)極地衛(wèi)星：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．(3)同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星就是與地球同步運(yùn)轉(zhuǎn)，相對(duì)地球靜止的衛(wèi)星，因此可用來作為通訊衛(wèi)星．同步衛(wèi)星有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①周期一定：同步衛(wèi)星在赤道正上方相對(duì)地球靜止，它繞地球的運(yùn)動(dòng)與地球自轉(zhuǎn)同步，它的運(yùn)動(dòng)周期就等于地球自轉(zhuǎn)的周期，T＝24h.②角速度一定：同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度．③軌道平面一定：因提供向心力的萬有引力指向圓心，所有同步衛(wèi)星的軌道必在赤道平面內(nèi)課堂互動(dòng)講練(2)極地衛(wèi)星：衛(wèi)星的軌道過南北兩極，即在垂直于課堂互動(dòng)講練⑤環(huán)繞速度大小一定：所有同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的線速度的大小是一定的，都是3.08km/s，環(huán)繞方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同．一切衛(wèi)星的軌道的圓心與地心重合．課堂互動(dòng)講練⑤環(huán)繞速度大小一定：所有同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的線速課堂互動(dòng)講練5.(2010年浙江杭州質(zhì)檢)下面為某報(bào)紙的一篇科技報(bào)道，請(qǐng)你通過必要的計(jì)算，判斷報(bào)道中存在的問題，選擇出正確的答案(

)本報(bào)訊：首座由中國人研制的目前世界上口徑最大的太空天文望遠(yuǎn)鏡，將于2009年發(fā)射升空．這座直徑為1m的太空天文望遠(yuǎn)鏡，被運(yùn)載火箭送入離地面735km高，線速度約為5.0×102m/s的地球同步軌道上，它將用于全面觀察太陽活動(dòng)、日地空間環(huán)境等.下面的數(shù)據(jù)在你需要時(shí)可供選用：引力常量G＝6.7×10－11N·m2/kg2；重力加速度g＝10m/s2；地球質(zhì)量M＝6.0×1024kg；地球半徑R0＝6.4×106m；地球自轉(zhuǎn)周期T＝8.6×104s；地球公轉(zhuǎn)周期T′＝3.2×107s；π2＝10；π＝3.14；70～80的立方根約取4.2.即時(shí)應(yīng)用課堂互動(dòng)講練5.(2010年浙江杭州質(zhì)檢)下面為某報(bào)紙的一篇課堂互動(dòng)講練A．地球同步軌道上的線速度報(bào)道無誤B．能發(fā)射到離地面2.96×104km的地球同步軌道上C．地球同步軌道離地面高度報(bào)道無誤D．地球同步軌道高度和線速度大小報(bào)道都有誤課堂互動(dòng)講練A．地球同步軌道上的線速度報(bào)道無誤課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練我國探月計(jì)劃——“嫦娥工程”已啟動(dòng)，同學(xué)們也對(duì)月球有了更多的關(guān)注．(1)若已知地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期為T，月球繞地球的運(yùn)動(dòng)近似看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，試求出月球繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑；(2)若宇航員隨登月飛船登陸月球后，在月球表面某處以速度v0豎直向上拋出一個(gè)小球，經(jīng)過時(shí)間t小球落回拋出點(diǎn)．已知月球半徑為r，萬有引力常量為G，試求出月球的質(zhì)量M月．高頻考點(diǎn)例析題型一天體的計(jì)算例1我國探月計(jì)劃——“嫦娥工程”已啟動(dòng)，同學(xué)們也對(duì)月球有了更多的高頻考點(diǎn)例析高頻考點(diǎn)例析高頻考點(diǎn)例析(2)設(shè)月球表面處的重力加速度為g月，根據(jù)題意：v0＝g月t/2③g月＝GM月/r2④解③④得M月＝2v0r2/Gt.高頻考點(diǎn)例析(2)設(shè)月球表面處的重力加速度為g月，根據(jù)題意：高頻考點(diǎn)例析1．(2008年高考寧夏卷)天文學(xué)家將相距較近、僅在彼此的引力作用下運(yùn)行的兩顆恒星稱為雙星．雙星系統(tǒng)在銀河系中很普遍．利用雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的運(yùn)動(dòng)特征可推算出它們的總質(zhì)量．已知某雙星系統(tǒng)中兩顆恒星圍繞它們連線上的某一固定點(diǎn)分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期均為T，兩顆恒星之間的距離為r，試推算這個(gè)雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量．(引力常量為G)變式訓(xùn)練高頻考點(diǎn)例析1．(2008年高考寧夏卷)天文學(xué)家將相距較近、高頻考點(diǎn)例析高頻考點(diǎn)例析高頻考點(diǎn)例析高頻考點(diǎn)例析美國的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(簡稱GPS)由24顆衛(wèi)星組成，這些衛(wèi)星距地面的高度均為20000km.我國的“北斗一號(hào)”衛(wèi)星定位系統(tǒng)由三顆衛(wèi)星組成，三顆衛(wèi)星都定位在距地面36000km的地球同步軌道上．比較這些衛(wèi)星，下列說法中正確的是(

)A．“北斗一號(hào)”系統(tǒng)中的三顆衛(wèi)星的質(zhì)量必須相同B．GPS的衛(wèi)星比“北斗一號(hào)”的衛(wèi)星周期短C．GPS的衛(wèi)星比“北斗一號(hào)”的衛(wèi)星的加速度大D．GPS的衛(wèi)星比“北斗一號(hào)”的衛(wèi)星的運(yùn)行速度小高頻考點(diǎn)例析題型二比較分析衛(wèi)星運(yùn)行的軌道參量問題例2美國的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(簡稱GPS)由24顆衛(wèi)星組成，這些衛(wèi)高頻考點(diǎn)例析【答案】

BC【方法技巧】衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線速度、角速度、周期都和軌道半徑r有關(guān)．高頻考點(diǎn)例析【答案】BC【方法技巧】衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線速度、角高頻考點(diǎn)例析2．(2010年江蘇南京調(diào)研)2008年9月27日“神舟七號(hào)”宇航員翟志剛順利完成出艙活動(dòng)任務(wù)，他的第一次太空行走標(biāo)志著中國航天事業(yè)全新時(shí)代的到來．“神舟七號(hào)”繞地球做近似勻速的圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為r，若另有一顆衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為2r，則可以確定(

)變式訓(xùn)練圖4－4－2高頻考點(diǎn)例析2．(2010年江蘇南京調(diào)研)2008年9月27高頻考點(diǎn)例析高頻考點(diǎn)例析高頻考點(diǎn)例析高頻考點(diǎn)例析高頻考點(diǎn)例析紫金山天文臺(tái)將1965年9月20日發(fā)現(xiàn)的第2752號(hào)小行星命名為吳健雄星，其直徑為32km，如該小行星的密度和地球相同，求該小行星的第一宇宙速度．(已知地球半徑R0＝6400km，地球的第一宇宙速度v0＝8km/s)題型三宇宙速度的求解例3高頻考點(diǎn)例析紫金山天文臺(tái)將1965年9月20日發(fā)現(xiàn)的第275高頻考點(diǎn)例析高頻考點(diǎn)例析高頻考點(diǎn)例析【答案】

20m/s高頻考點(diǎn)例析【答案】20m/s高頻考點(diǎn)例析【方法技巧】解決此類題的關(guān)鍵：要明確衛(wèi)星的第一宇宙速度等于近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度．高頻考點(diǎn)例析【方法技巧】解決此類題的關(guān)鍵：要明確衛(wèi)星的第一高頻考點(diǎn)例析3．宇航員在月球表面完成下面實(shí)驗(yàn)：在一固定的豎直光滑圓弧軌道內(nèi)部的最低點(diǎn)，靜止一質(zhì)量為m的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))，如圖4－4－3所示．當(dāng)給小球一水平初速度v0時(shí)，剛好能使小球在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng)．已知圓弧軌道半徑為r，月球的半徑為R，萬有引力常量為G.若在月球表面發(fā)射一顆環(huán)月衛(wèi)星，所需最小發(fā)射速度為(

)變式訓(xùn)練圖4－4－3高頻考點(diǎn)例析3．宇航員在月球表面完成下面實(shí)驗(yàn)：在一固定的豎直高頻考點(diǎn)例析高頻考點(diǎn)例析高頻考點(diǎn)例析(2010年青島聯(lián)考)假設(shè)月球半徑為R，月球表面的重力加速度為g0.如圖4－4－4所示，飛船在距月球表面高度為3R的圓形軌道Ⅰ上運(yùn)行，到達(dá)軌道的A點(diǎn)時(shí)點(diǎn)火變軌進(jìn)入橢圓軌道Ⅱ，到達(dá)軌道的近月點(diǎn)B再次點(diǎn)火進(jìn)入近月軌道Ⅲ繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)．求：(1)飛船在軌道Ⅰ上的運(yùn)行速率v1；(2)飛船在A點(diǎn)處點(diǎn)火時(shí)，動(dòng)能如何變化？在B點(diǎn)呢？(3)飛船在近月軌道Ⅲ上繞月球運(yùn)行的速率v3和周期T各是多少？題型四關(guān)于衛(wèi)星、飛船的變軌問題例4圖4－4－4高頻考點(diǎn)例析(2010年青島聯(lián)考)假設(shè)月球半徑為R，月球表面高頻考點(diǎn)例析高頻考點(diǎn)例析高頻考點(diǎn)例析高頻考點(diǎn)例析高頻考點(diǎn)例析4．(2009年南開模擬)如圖4－4－5所示，我國發(fā)射“神舟”七號(hào)飛船時(shí)，先將飛船發(fā)送到一個(gè)橢圓軌道上，其近地點(diǎn)M距地面200km，遠(yuǎn)地點(diǎn)N距地面340km.進(jìn)入該軌道正常運(yùn)行時(shí)，通過M、N點(diǎn)時(shí)的速率分別是v1、v2.當(dāng)變式訓(xùn)練圖4－4－5某次飛船通過N點(diǎn)時(shí)，地面指揮部發(fā)出指令，點(diǎn)燃飛船上的發(fā)動(dòng)機(jī)，使飛船在短時(shí)間內(nèi)加速后進(jìn)入離地面340km的圓形軌道，開始繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，這時(shí)飛船的速率約為v3.比較飛船在M、N、P三點(diǎn)正常運(yùn)行時(shí)(不包括點(diǎn)火加速階段)的速率大小和加速度大小，下列結(jié)論正確的是(

)高頻考點(diǎn)例析4．(2009年南開模擬)如圖4－4－5所示，我高頻考點(diǎn)例析A．v1>v3>v2，a1>a3>a2

B．v1>v2>v3，a1>a2＝a3C．v1>v2＝v3，a1>a2>a3

D．v1>v3>v2，a1>a2＝a3高頻考點(diǎn)例析A．v1>v3>v2，a1>a3>a2高頻考點(diǎn)例析高頻考點(diǎn)例析萬有引力人造地球衛(wèi)星張正峰萬有引力人造地球衛(wèi)星張正峰基礎(chǔ)知識(shí)梳理一、開普勒行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律定律內(nèi)容圖示開普勒第一定律所有的行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是

，太陽處在橢圓的一個(gè)

上橢圓焦點(diǎn)開普勒第二定律對(duì)任意一個(gè)行星而言，它與太陽的

在相等的時(shí)間內(nèi)掃過

的面積開普勒第三定律連線相等三次二次基礎(chǔ)知識(shí)梳理一、開普勒行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律定律內(nèi)容圖示開普勒第一定律基礎(chǔ)知識(shí)梳理特別提示：(1)開普勒三定律雖然是根據(jù)行星繞太陽的運(yùn)動(dòng)總結(jié)出來的，但也適用于衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動(dòng)．(2)開普勒第三定律中的k是一個(gè)與運(yùn)動(dòng)天體無關(guān)的量，只與中心天體有關(guān)．基礎(chǔ)知識(shí)梳理特別提示：(1)開普勒三定律雖然是根據(jù)行星繞太陽基礎(chǔ)知識(shí)梳理二、萬有引力定律1．內(nèi)容：自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的

成正比，與它們之間

成反比．2．公式：F＝

，其中G＝6.67×10－11N·m2/kg2.3．適用條件：嚴(yán)格地說，公式只適用于

間的相互作用，當(dāng)兩個(gè)物體間的距離

物體本身的大小時(shí)，公式也可以使用．對(duì)于均勻的球體，r是

．乘積距離r的二次方質(zhì)點(diǎn)

遠(yuǎn)大于兩球心間的距離基礎(chǔ)知識(shí)梳理二、萬有引力定律乘積基礎(chǔ)知識(shí)梳理三、三種宇宙速度宇宙速度數(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(yùn)動(dòng)的最小發(fā)射速度，若7.9km/s≤v<11.2km/s，物體繞

運(yùn)行(環(huán)繞速度)地球第二宇宙速度11.2這是物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度，若11.2km/s≤v<16.7km/s，物體繞

運(yùn)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≥16.7km/s，物體將脫離

在宇宙空間運(yùn)行(逃逸速度)太陽太陽系基礎(chǔ)知識(shí)梳理三、三種宇宙速度宇宙速度數(shù)值(km/s)意義第一基礎(chǔ)知識(shí)梳理名師點(diǎn)撥：(1)三種宇宙速度均指的是發(fā)射速度，不能理解為環(huán)繞速度．(2)第一宇宙速度既是最小發(fā)射速度，又是衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大環(huán)繞速度．基礎(chǔ)知識(shí)梳理名師點(diǎn)撥：(1)三種宇宙速度均指的是發(fā)射速度，不一、對(duì)開普勒三定律的理解和應(yīng)用1．開普勒第一定律說明了不同行星繞太陽運(yùn)行時(shí)的橢圓軌道是不同的．2．開普勒第二定律說明行星在近日點(diǎn)的速率大于在遠(yuǎn)日點(diǎn)的速率，從近日點(diǎn)向遠(yuǎn)日點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)速率變小，從遠(yuǎn)日點(diǎn)向近日點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)速率變大．課堂互動(dòng)講練一、對(duì)開普勒三定律的理解和應(yīng)用課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練特別提醒課堂互動(dòng)講練特別提醒課堂互動(dòng)講練1.“坦普爾一號(hào)”彗星繞太陽運(yùn)行的軌道是一個(gè)橢圓，其運(yùn)動(dòng)周期為5.74年，則關(guān)于“坦普爾一號(hào)”彗星的下列說法中正確的是(

)A．繞太陽運(yùn)動(dòng)的角速度不變B．近日點(diǎn)處線速度大于遠(yuǎn)日點(diǎn)處線速度C．近日點(diǎn)處加速度大于遠(yuǎn)日點(diǎn)處加速度D．其橢圓軌道半長軸的立方與周期的平方之比是一個(gè)與太陽質(zhì)量有關(guān)的常數(shù)答案：BCD即時(shí)應(yīng)用課堂互動(dòng)講練1.“坦普爾一號(hào)”彗星繞太陽運(yùn)行的軌道是一個(gè)橢圓課堂互動(dòng)講練二、萬有引力與重力的關(guān)系1．萬有引力對(duì)物體的作用效果可以等效為兩個(gè)力的作用，一個(gè)是重力mg，另一個(gè)是物體隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力F向．如圖4－4－1所示，圖4－4－1課堂互動(dòng)講練二、萬有引力與重力的關(guān)系圖4－4－1課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練特別提醒課堂互動(dòng)講練特別提醒課堂互動(dòng)講練即時(shí)應(yīng)用課堂互動(dòng)講練即時(shí)應(yīng)用課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練特別提醒課堂互動(dòng)講練特別提醒課堂互動(dòng)講練即時(shí)應(yīng)用課堂互動(dòng)講練即時(shí)應(yīng)用課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練四、人造衛(wèi)星的繞行速度、角速度、周期、向心加速度與半徑的關(guān)系課堂互動(dòng)講練四、人造衛(wèi)星的繞行速度、角速度、周期、向心加速度課堂互動(dòng)講練4.(2009年高考安徽理綜卷)2009年2月11日，俄羅斯的“宇宙－2251”衛(wèi)星和美國的“銥－33”衛(wèi)星在西伯利亞上空約805km處發(fā)生碰撞．這是歷史上首次發(fā)生的完整在軌衛(wèi)星碰撞事件．碰撞過程中產(chǎn)生的大量碎片可能會(huì)影響太空環(huán)境．假定有甲、乙兩塊碎片，繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道都是圓，甲的運(yùn)行速率比乙的大，則下列說法中正確的是(

)A．甲的運(yùn)行周期一定比乙的長B．甲距地面的高度一定比乙的高C．甲的向心力一定比乙的小D．甲的加速度一定比乙的大即時(shí)應(yīng)用課堂互動(dòng)講練4.(2009年高考安徽理綜卷)2009年2月1課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練(2)人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度對(duì)應(yīng)衛(wèi)星近地表面運(yùn)行速度，此時(shí)發(fā)射衛(wèi)星的動(dòng)能全部作為繞行的動(dòng)能而不需要轉(zhuǎn)化為重力勢能．此速度即為第一宇宙速度，此時(shí)v發(fā)射＝v環(huán)繞，即第一宇宙速度也等于最大環(huán)繞速度．2．兩種周期——自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期的比較自轉(zhuǎn)周期是天體繞自身某軸線轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間，公轉(zhuǎn)周期是衛(wèi)星繞中心天體做圓周運(yùn)動(dòng)－周的時(shí)間．一般情況下天體的自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期是不等的，如：地球自轉(zhuǎn)周期為24小時(shí)，公轉(zhuǎn)周期為365天．但也有相等的，如月球，自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)周期都約為27天，所以地球上同一地點(diǎn)看到的都是月球固定的一面，在應(yīng)用中要注意區(qū)別．課堂互動(dòng)講練(2)人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度對(duì)應(yīng)衛(wèi)星近地表面課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練(2)極地衛(wèi)星：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．(3)同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星就是與地球同步運(yùn)轉(zhuǎn)，相對(duì)地球靜止的衛(wèi)星，因此可用來作為通訊衛(wèi)星．同步衛(wèi)星有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①周期一定：同步衛(wèi)星在赤道正上方相對(duì)地球靜止，它繞地球的運(yùn)動(dòng)與地球自轉(zhuǎn)同步，它的運(yùn)動(dòng)周期就等于地球自轉(zhuǎn)的周期，T＝24h.②角速度一定：同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度．③軌道平面一定：因提供向心力的萬有引力指向圓心，所有同步衛(wèi)星的軌道必在赤道平面內(nèi)課堂互動(dòng)講練(2)極地衛(wèi)星：衛(wèi)星的軌道過南北兩極，即在垂直于課堂互動(dòng)講練⑤環(huán)繞速度大小一定：所有同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的線速度的大小是一定的，都是3.08km/s，環(huán)繞方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同．一切衛(wèi)星的軌道的圓心與地心重合．課堂互動(dòng)講練⑤環(huán)繞速度大小一定：所有同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的線速課堂互動(dòng)講練5.(2010年浙江杭州質(zhì)檢)下面為某報(bào)紙的一篇科技報(bào)道，請(qǐng)你通過必要的計(jì)算，判斷報(bào)道中存在的問題，選擇出正確的答案(

)本報(bào)訊：首座由中國人研制的目前世界上口徑最大的太空天文望遠(yuǎn)鏡，將于2009年發(fā)射升空．這座直徑為1m的太空天文望遠(yuǎn)鏡，被運(yùn)載火箭送入離地面735km高，線速度約為5.0×102m/s的地球同步軌道上，它將用于全面觀察太陽活動(dòng)、日地空間環(huán)境等.下面的數(shù)據(jù)在你需要時(shí)可供選用：引力常量G＝6.7×10－11N·m2/kg2；重力加速度g＝10m/s2；地球質(zhì)量M＝6.0×1024kg；地球半徑R0＝6.4×106m；地球自轉(zhuǎn)周期T＝8.6×104s；地球公轉(zhuǎn)周期T′＝3.2×107s；π2＝10；π＝3.14；70～80的立方根約取4.2.即時(shí)應(yīng)用課堂互動(dòng)講練5.(2010年浙江杭州質(zhì)檢)下面為某報(bào)紙的一篇課堂互動(dòng)講練A．地球同步軌道上的線速度報(bào)道無誤B．能發(fā)射到離地面2.96×104km的地球同步軌道上C．地球同步軌道離地面高度報(bào)道無誤D．地球同步軌道高度和線速度大小報(bào)道都有誤課堂互動(dòng)講練A．地球同步軌道上的線速度報(bào)道無誤課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練我國探月計(jì)劃——“嫦娥工程”已啟動(dòng)，同學(xué)們也對(duì)月球有了更多的關(guān)注．(1)若已知地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期為T，月球繞地球的運(yùn)動(dòng)近似看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，試求出月球繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑；(2)若宇航員隨登月飛船登陸月球后，在月球表面某處以速度v0豎直向上拋出一個(gè)小球，經(jīng)過時(shí)間t小球落回拋出點(diǎn)．已知月球半徑為r，萬有引力常量為G，試求出月球的質(zhì)量M月．高頻考點(diǎn)例析題型一天體的計(jì)算例1我國探月計(jì)劃——“嫦娥工程”已啟動(dòng)，同學(xué)們也對(duì)月球有了更多的高頻考點(diǎn)例析高頻考點(diǎn)例析高頻考點(diǎn)例析(2)設(shè)月球表面處的重力加速度為g月，根據(jù)題意：v0＝g月t/2③g月＝GM月/r2④解③④得M月＝2v0r2/Gt.高頻考點(diǎn)例析(2)設(shè)月球表面處的重力加速度為g月，根據(jù)題意：高頻考點(diǎn)例析1．(2008年高考寧夏卷)天文學(xué)家將相距較近、僅在彼此的引力作用下運(yùn)行的兩顆恒星稱為雙星．雙星系統(tǒng)在銀河系中很普遍．利用雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的運(yùn)動(dòng)特征可推算出它們的總質(zhì)量．已知某雙星系統(tǒng)中兩顆恒星圍繞它們連線上的某一固定點(diǎn)分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期均為T，兩顆恒星之間的距離為r，試推算這個(gè)雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量．(引力常量為G)變式訓(xùn)練高頻考點(diǎn)例析1．(2008年高考寧夏卷)天文學(xué)家將相距較近、高頻考點(diǎn)例析高頻考點(diǎn)例析高頻考點(diǎn)例析高頻考點(diǎn)例析美國的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(簡稱GPS)由24顆衛(wèi)星組成，這些衛(wèi)星距地面的高度均為20000km.我國的“北斗一號(hào)”衛(wèi)星定位系統(tǒng)由三顆衛(wèi)星組成，三顆衛(wèi)星都定位在距地面36000km的地球同步軌道上．比較這些衛(wèi)星，下列說法中正確的是(

)A．“北斗一號(hào)”系統(tǒng)中的三顆衛(wèi)星的質(zhì)量必須相同B．GPS的衛(wèi)星比“北斗一號(hào)”的衛(wèi)星周期短C．GPS的衛(wèi)星比“北斗一號(hào)”的衛(wèi)星的加速度大D．GPS的衛(wèi)星比“北斗一號(hào)”的衛(wèi)星的運(yùn)行速度小高頻考點(diǎn)例析題型二比較分析衛(wèi)星運(yùn)行的軌道參量問題例2美國的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(簡稱GPS)由24顆衛(wèi)星組成，這些衛(wèi)高頻考點(diǎn)例析【答案】

BC【方法技巧】衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線速度、角速度、周期都和軌道半徑r有關(guān)．高頻考點(diǎn)例析【答案】BC【方法技巧】衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線速度、角高頻考點(diǎn)例析2．(2010年江蘇南京調(diào)研)2008年9月27日“神舟七號(hào)”宇航員翟志剛順利完成出艙活動(dòng)任務(wù)，他的第一次太空行走標(biāo)志著中國航天事業(yè)全新時(shí)代的到來．“神舟七號(hào)”繞地球做近似勻速的圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為r，若另有一顆衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為2r，則可以確定(

)變式訓(xùn)練圖4－4－2高頻考點(diǎn)例析2．(2010年江蘇南京調(diào)研)2008年9月27高頻考點(diǎn)例析高頻考點(diǎn)例析高頻考點(diǎn)例析高頻考點(diǎn)例析高頻考點(diǎn)例析紫金山天文臺(tái)將1965年9月20日發(fā)現(xiàn)的第2752號(hào)小行星命名為吳健雄星，其直徑為32km，如該小行星的密度和地球相同，求該小行星的第一宇宙速度．(已知地球半徑R0＝6400km，地球的第一宇宙速度v0＝8km/s)題型三宇宙速度的求解例3高頻考點(diǎn)例析紫金山天文臺(tái)將1965年