人教版高中物理必修二第3講　萬(wàn)有引力與航天

必修二第四章曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)萬(wàn)有引力與航天第3講萬(wàn)有引力與航天解析三個(gè)疑難抓住四個(gè)考點(diǎn)備選視頻展臺(tái)突破四個(gè)考向

隨堂基礎(chǔ)訓(xùn)練第3講萬(wàn)有引力與航天1.萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用2.環(huán)繞速度3.第二宇宙速度和第三宇宙速度4.經(jīng)典時(shí)空觀和相對(duì)論時(shí)空觀狀元微博1.萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用2.對(duì)宇宙速度的理解及計(jì)算3.天體運(yùn)動(dòng)中的基本參量的求解及比較4.有關(guān)萬(wàn)有引力相關(guān)參量的估算問(wèn)題疑難突破2衛(wèi)星的運(yùn)行問(wèn)題

1.衛(wèi)星的變軌問(wèn)題2.近地衛(wèi)星、赤道上物體及同步衛(wèi)星的運(yùn)行問(wèn)題3.雙星模型第四章曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)

萬(wàn)有引力與航天備選多媒體展臺(tái)1.蠟塊在運(yùn)動(dòng)細(xì)管中的上浮2.運(yùn)動(dòng)的合成與分解（小船過(guò)河）3.鋼球做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的方向4.曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的方向(割線(xiàn)和切線(xiàn))5.平拋運(yùn)動(dòng)的研究

6.平拋運(yùn)動(dòng)的剖析7.平拋運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)

8.飛機(jī)投彈9.飛機(jī)連續(xù)投彈閃光照片分析10.同一高度平拋物體的運(yùn)動(dòng)與自由落體運(yùn)動(dòng)等時(shí)性演示實(shí)驗(yàn)11.根據(jù)平拋軌跡計(jì)算平拋初速度12.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度13.皮帶傳動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)14.汽車(chē)勻速過(guò)凸橋的徑向動(dòng)力學(xué)分析15.汽車(chē)過(guò)凹橋最低點(diǎn)的動(dòng)力學(xué)分析16.火車(chē)拐彎時(shí)的向心力分析17.開(kāi)普勒行星運(yùn)行定律18.地面重物所受重力和地球引力間的關(guān)系19.地球同步衛(wèi)星20.根據(jù)近地衛(wèi)星的周期判斷行星的密度顯示/隱藏◆01抓住四個(gè)考點(diǎn)◆【思維驅(qū)動(dòng)】考綱點(diǎn)擊1.萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用解析/顯隱提示注意萬(wàn)有引力公式的適用條件.◆01抓住四個(gè)考點(diǎn)◆【知識(shí)存盤(pán)】

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(xiàn)上，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積_______，與它們之間距離r的平方成_______．2．表達(dá)式：F＝__________，G為引力常量：G＝6.67×10－11N·m2/kg2.3．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.

成正比反比質(zhì)點(diǎn)兩球心間思考：引力常量有卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)測(cè)定.（）【思維驅(qū)動(dòng)】◆01抓住四個(gè)考點(diǎn)◆關(guān)于地球的第一宇宙速度，下列表述正確的是(

)．A．第一宇宙速度又叫脫離速度B．第一宇宙速度又叫環(huán)繞速度C．第一宇宙速度跟地球的質(zhì)量無(wú)關(guān)D．第一宇宙速度跟地球的半徑無(wú)關(guān)

考綱點(diǎn)擊2.環(huán)繞速度解析

由于對(duì)第一宇宙速度與環(huán)繞速度兩個(gè)概念識(shí)記不準(zhǔn)，造成誤解，其實(shí)第一宇宙速度是指最大的環(huán)繞速度．答案B解析/顯隱◆01抓住四個(gè)考點(diǎn)◆2．第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星在___________環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)具有的速度．3．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.7.9【知識(shí)存盤(pán)】

地面附近最大環(huán)繞最小發(fā)射◆01抓住四個(gè)考點(diǎn)◆【思維驅(qū)動(dòng)】考綱點(diǎn)擊3.第二宇宙速度和第三宇宙速度轉(zhuǎn)解析◆01抓住四個(gè)考點(diǎn)◆轉(zhuǎn)例題◆01抓住四個(gè)考點(diǎn)◆【知識(shí)存盤(pán)】

1．第二宇宙速度(脫離速度)：v2＝______km/s，使物體掙脫______引力束縛的最小發(fā)射速度．2．第三宇宙速度(逃逸速度)：v3＝______km/s，使物體掙脫______引力束縛的最小發(fā)射速度．16.711.2太陽(yáng)●特別提醒(1)兩種周期——自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期的不同(2)兩種速度——環(huán)繞速度與發(fā)射速度的不同，最大的環(huán)繞速度等于最小的發(fā)射速度．(3)兩個(gè)半徑——天體半徑R和衛(wèi)星軌道半徑r不同.地球◆01抓住四個(gè)考點(diǎn)◆【思維驅(qū)動(dòng)】考綱點(diǎn)擊4.經(jīng)典時(shí)空觀和相對(duì)論時(shí)空觀轉(zhuǎn)解析◆01抓住四個(gè)考點(diǎn)◆解析

公式中的m0是物體靜止時(shí)的質(zhì)量，m是物體以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量，故A錯(cuò)誤；由公式可知，只有當(dāng)v接近光速時(shí)，物體的質(zhì)量變化才明顯，一般情況下物體的質(zhì)量變化十分微小，故經(jīng)典力學(xué)仍然適用，B錯(cuò)誤，C、D正確．答案CD

轉(zhuǎn)例題◆01抓住四個(gè)考點(diǎn)◆【知識(shí)存盤(pán)】

1．經(jīng)典時(shí)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)在經(jīng)典力學(xué)中，同一物理過(guò)程發(fā)生的位移和對(duì)應(yīng)時(shí)間的測(cè)量結(jié)果在不同的參考系中是________的．2．相對(duì)論時(shí)空觀(1)在狹義相對(duì)論中，物體的質(zhì)量是隨物體運(yùn)動(dòng)速度的增大而_______的，用公式表示為m＝__________.(2)在狹義相對(duì)論中，同一物理過(guò)程發(fā)生的位移和對(duì)應(yīng)時(shí)間的測(cè)量結(jié)果在不同的參考系中是_______的．3．狹義相對(duì)論的兩條基本假設(shè)(1)相對(duì)性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是_____的.(2)光速不變?cè)恚翰还茉谀膫€(gè)慣性系中，測(cè)得的真空中的光速都_________．

運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同不變?cè)龃蟛煌煌?1抓住四個(gè)考點(diǎn)◆狀元微博◆01抓住四個(gè)考點(diǎn)◆本欄內(nèi)容結(jié)束2．同步衛(wèi)星的五個(gè)“一定”與地球自轉(zhuǎn)周期相同，即T＝24h.與地球自轉(zhuǎn)的角速度相同.

軌道平面與赤道平面共面．◆02突破四個(gè)考向◆考向一萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用審題導(dǎo)析1.地球球心處的物體所受地球的萬(wàn)有引力為零.2.地面下深為d處的物體受厚度為d的地球殼的萬(wàn)有引力為零.地球的另一部分對(duì)此物體的萬(wàn)有引力產(chǎn)生了重力加速度.轉(zhuǎn)解析Rd◆02突破四個(gè)考向◆轉(zhuǎn)例題◆02突破四個(gè)考向◆【以題說(shuō)法】◆02突破四個(gè)考向◆解析/顯隱◆02突破四個(gè)考向◆【典例2】

我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，將巴基斯坦通信衛(wèi)星1R(Paksat－1R)成功送入地球同步軌道，發(fā)射任務(wù)獲得圓滿(mǎn)成功．關(guān)于成功定點(diǎn)后的“1R”衛(wèi)星，下列說(shuō)法正確的是(

).A．運(yùn)行速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度B．離地面的高度一定，相對(duì)地面保持靜止C．繞地球運(yùn)行的周期比月球繞地球運(yùn)行的周期大D．向心加速度與靜止在赤道上物體的向心加速度大小相等

考向二對(duì)宇宙速度的理解及計(jì)算

審題導(dǎo)析1.題中信息表明，該衛(wèi)星是同步衛(wèi)星，參考同步衛(wèi)星特點(diǎn)解答本題.2.區(qū)分運(yùn)行速度、第一宇宙速度、第二宇宙速度這幾個(gè)概念.轉(zhuǎn)解析◆02突破四個(gè)考向◆解析人造地球衛(wèi)星(包括地球同步衛(wèi)星)的發(fā)射速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，而其運(yùn)行速度小于第一宇宙速度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；地球同步衛(wèi)星在赤道上空相對(duì)地面靜止，并且距地面的高度一定，大約是3.6×104km，選項(xiàng)B正確；地球同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，即T＝24h，而月球繞地球運(yùn)行的周期大約是27天，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；地球同步衛(wèi)星與靜止在赤道上物體的運(yùn)行周期相同，角速度也相同，根據(jù)公式a＝ω2r可知，運(yùn)行半徑大的向心加速度大，所以地球同步衛(wèi)星的向心加速度大于靜止在赤道上物體的向心加速度，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案B

轉(zhuǎn)例題◆02突破四個(gè)考向◆?第一宇宙速度三種不同的說(shuō)法(1)最小的發(fā)射速度．(2)最大的環(huán)繞速度．(3)近地衛(wèi)星的線(xiàn)速度．?第一宇宙速度的兩種計(jì)算方法

【借題發(fā)揮】

NSNSNS◆02突破四個(gè)考向◆?衛(wèi)星的可能軌道(如下圖所示)衛(wèi)星的軌道平面一定過(guò)地球的地心赤道軌道極地軌道傾斜軌道NS◆02突破四個(gè)考向◆轉(zhuǎn)解析◆02突破四個(gè)考向◆轉(zhuǎn)例題◆02突破四個(gè)考向◆考向三天體運(yùn)動(dòng)中的基本參量的求解及比較【典例3】(2012·廣東卷，21)如圖所示，飛船從軌道1變軌至軌道2.若飛船在兩軌道上都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，不考慮質(zhì)量變化，相對(duì)于在軌道1上，飛船在軌道2上的(

)．A．動(dòng)能大B．向心加速度大C．運(yùn)行周期長(zhǎng)D．角速度小軌道1軌道2審題導(dǎo)析1.衛(wèi)星在軌道1上運(yùn)行時(shí)v、T、ω、a的大小決定因素.2.衛(wèi)星變軌到軌道2上時(shí)，各量變化情況.轉(zhuǎn)解析◆02突破四個(gè)考向◆轉(zhuǎn)例題◆02突破四個(gè)考向◆?利用萬(wàn)有引力定律解決天體運(yùn)動(dòng)的一般思路1．一個(gè)模型天體(包括衛(wèi)星)的運(yùn)動(dòng)可簡(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)模型．2．兩組公式借題發(fā)揮

◆02突破四個(gè)考向◆借題發(fā)揮

?描述天體運(yùn)動(dòng)的五大物理量之間的關(guān)系向心加速度a、線(xiàn)速度v、角速度ω、周期T、軌道半徑r之間的關(guān)系：1．定量關(guān)系：2．定性關(guān)系：軌道半徑r大，向心加速度a小、線(xiàn)速度v小、角速度ω小、周期T大，即高軌道a、v、ω小，T大．

◆02突破四個(gè)考向◆【變式跟蹤3】2012年6月24日,“神舟九號(hào)”飛船與“天宮一號(hào)”飛行器成功手動(dòng)對(duì)接,“神舟九號(hào)”與“天宮一號(hào)”對(duì)接前按如圖所示的軌道示意圖運(yùn)行,下列說(shuō)法中正確的是(

).A．“神舟九號(hào)”的加速度比“天宮一號(hào)”小B．“神舟九號(hào)”運(yùn)行的速率比“天宮一號(hào)”小C．“神舟九號(hào)”運(yùn)行的周期比“天宮一號(hào)”長(zhǎng)D．“神舟九號(hào)”運(yùn)行的角速度比“天宮一號(hào)”大解析/顯隱◆02突破四個(gè)考向◆【典例4】(2012·福建卷，16)一衛(wèi)星繞某一行星表面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其線(xiàn)速度大小為v.假設(shè)宇航員在該行星表面上用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量一質(zhì)量為m的物體重力，物體靜止時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為N.已知引力常量為G，則這顆行星的質(zhì)量為(

)．考向四

有關(guān)萬(wàn)有引力相關(guān)參量的估算問(wèn)題審題導(dǎo)析滿(mǎn)足公式2.可知:N=mg，解聯(lián)立關(guān)系式即可得解.轉(zhuǎn)解析◆02突破四個(gè)考向◆轉(zhuǎn)例題◆02突破四個(gè)考向◆1．天體質(zhì)量及密度的估算(1)天體質(zhì)量的估算：

借題發(fā)揮

◆02突破四個(gè)考向◆【變式跟蹤4】

美國(guó)宇航局2011年12月5日宣布，他們發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)系外第一顆類(lèi)似地球的、能適合居住的行星——“開(kāi)普勒226”，其直徑約為地球的2.4倍．至今其確切質(zhì)量和表面成分仍不清楚，假設(shè)該行星的密度和地球相當(dāng)，根據(jù)以上信息，估算該行星的第一宇宙速度等于(

)．A．3.3×103m/sB．7.9×103m/sC．1.2×104m/sD．1.9×104m/s解析/顯隱本欄內(nèi)容結(jié)束難點(diǎn)1衛(wèi)星的變軌問(wèn)題1．圓軌道上的穩(wěn)定運(yùn)行◆03解析三個(gè)疑難◆疑難突破2衛(wèi)星的運(yùn)行問(wèn)題

2．變軌運(yùn)行分析

◆03解析三個(gè)疑難◆【典例1】

航天飛機(jī)在完成對(duì)哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的維修任務(wù)后，在A點(diǎn)從圓形軌道Ⅰ進(jìn)入橢圓軌道Ⅱ，B為軌道Ⅱ上的與地球相切的一點(diǎn)，如圖所示．關(guān)于航天飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的有(

)．A．在軌道Ⅱ上經(jīng)過(guò)A的速度小于經(jīng)過(guò)B的速度B．在軌道Ⅱ上經(jīng)過(guò)A的動(dòng)能小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過(guò)A的動(dòng)能C．在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)的周期小于在軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)的周期D．在軌道Ⅱ上經(jīng)過(guò)A的加速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過(guò)A的加速度

審題導(dǎo)析1.物體要做近心運(yùn)動(dòng)，vAII<vAI，速度減小.2.A為遠(yuǎn)地點(diǎn)，B為近地點(diǎn)，速度不同.3.因?yàn)橛袡E圓軌道，故用開(kāi)普勒定律判定周期較合適.轉(zhuǎn)解析軌道I軌道IIBA◆03解析三個(gè)疑難◆轉(zhuǎn)例題◆03解析三個(gè)疑難◆難點(diǎn)2近地衛(wèi)星、赤道上物體及同步衛(wèi)星的運(yùn)行問(wèn)題

近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星和赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體三種勻速圓周運(yùn)動(dòng)的異同：1．軌道半徑：r同>r近＝r物2．運(yùn)行周期：T同＝T物>T近3．向心加速度：a近>a同>a物4．動(dòng)力學(xué)規(guī)律：近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星滿(mǎn)足

GMm/r2＝mv2/r赤道上的物體、不是萬(wàn)有引力完全充當(dāng)向心力．即GMm/r2≠mv2/r.如典例2.

◆03解析三個(gè)疑難◆【典例2】(2013·泰興模擬)如圖所示，a為地球赤道上的物體，b為沿地球表面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星，c為地球同步衛(wèi)星.關(guān)于a、b、c做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法中正確的是(

)A．地球?qū)、c兩星的萬(wàn)有引力提供了向心力，因此只有a受重力，b、c兩星不受重力B．周期關(guān)系為T(mén)a＝Tc>TbC．線(xiàn)速度的大小關(guān)系為va<