高考物理一輪復(fù)習(xí)課件天體運(yùn)動(dòng)宇宙航行

高中物理解題模型高中物理

一輪復(fù)習(xí)天體運(yùn)動(dòng)（5/6）1開(kāi)普勒定律2萬(wàn)有引力基礎(chǔ)3萬(wàn)有引力與重力高中物理

一輪復(fù)習(xí)4萬(wàn)有引力應(yīng)用5宇宙航行6天體常規(guī)模型天體運(yùn)動(dòng)（5/6）相關(guān)知識(shí)：天體運(yùn)動(dòng)—宇宙航行1.宇宙速度：2.衛(wèi)星軌道：3.變軌對(duì)接：②第二宇宙速度：vⅡ=11.2km/s；①第一宇宙速度：vⅠ=7.9km/s；③第三宇宙速度：vⅢ=16.7km/s；MmR2Gmv2R=mv2Rmg=v=GMRv=gR結(jié)論：軌道平面經(jīng)過(guò)地球球心；說(shuō)明：衛(wèi)星不能繞同一緯線（除赤道）旋轉(zhuǎn)；衛(wèi)星不能繞同一經(jīng)線旋轉(zhuǎn)。②橢圓軌道：結(jié)論：開(kāi)普勒第三定律求周期；靠近地球加速，遠(yuǎn)離地球減速；Mmr2G4π2T2=mrr==4.2×104kmGMT24π23v==3.1km/sGMrh=3.6×104kmvⅠ=7.9km/svⅡ=11.2km/svⅢ=16.7km/s①圓形軌道：v=GMrω=GMr3Mr2a=G【例題1】（1）已知某星球的平均密度是地球的m倍，半徑是地球的n倍，地球的第一宇宙速度是v；求：該星球的第一宇宙速度。總結(jié)：第一宇宙速度的求解：萬(wàn)有引力提供向心力；萬(wàn)有引力提供重力；第一宇宙速度是發(fā)射的最小速度，繞行的最大速度。天體運(yùn)動(dòng)—宇宙航行hRth=gt221g=t22hMR2G=gmv2Rmg=GgR2M==Gt22hR2Mmr2G4π2T2=mr2Rhtv=gR=r==GMT24π233hR2T22π2t2v星=(nm1/2)vv=GMRMmR2Gmv2R=v=4GρπR23（2）如圖所示是嫦娥五號(hào)的飛行軌道示意圖，其中弧形軌道為地月轉(zhuǎn)移軌道，軌道Ⅰ是嫦娥五號(hào)繞月運(yùn)行的圓形軌道。已知軌道Ⅰ到月球表面的高度為h，月球半徑為R，月球表面重力加速度為g，若忽略月球自轉(zhuǎn)及地球引力的影響；①分析登月的整個(gè)運(yùn)動(dòng)流程；②軌道Ⅰ繞月飛行的速度；天體運(yùn)動(dòng)—宇宙航行abcⅠⅡgR+hvb:vc=6.61/2:1ab:ac=6.62:1Tb:Tc=1:6.63/2衛(wèi)星a、c：v=ωra=rω2va:vc=1:6.6aa:ac=1:6.6Ta:Tc=1:1va:vb:vc=1:6.63/2:6.6aa:ab:ac=1:6.63:6.6Ta:Tb:Tc=6.63/2:1:6.63/2衛(wèi)星b、c：v=GMrω=GMr3Mr2a=G地月轉(zhuǎn)移近月制動(dòng)變軌Mm(R+h)2Gmv2R+h=GM=gR2v=gR2R+h【例題3】偵察衛(wèi)星在通過(guò)地球兩極上空的圓軌道上運(yùn)行，它的運(yùn)行軌道距離地面高度為h，已知地球半徑為R，地面表面處的重力加速度為g，地球自轉(zhuǎn)周期為T。求：①該衛(wèi)星的運(yùn)行速度；②要使衛(wèi)星在一天的時(shí)間內(nèi)將地面上赤道各處在日照條件下全都拍攝下來(lái)，衛(wèi)星在通過(guò)赤道上空時(shí)，衛(wèi)星上的攝像機(jī)至少應(yīng)拍攝地面上赤道圓周的弧長(zhǎng)是多少？總結(jié)：理解：偵察衛(wèi)星為什么是極地衛(wèi)星；確保無(wú)盲區(qū)的條件；三種列式方式：萬(wàn)有引力提供重力；萬(wàn)有引力提供繞行天體的向心力；重力提供繞行天體的向心力。天體運(yùn)動(dòng)—宇宙航行ωhR①M(fèi)m(R+h)2Gmv2R+h=GM=gR2v=gR2R+h②Mm(R+h)2G=m(R+h)4π2T′2TT′n=2πRns=4π2Ts=(R+h)3gRR+hω太陽(yáng)光ωθs【例題4】推理地球的第二宇宙速度和第三宇宙速度大小?？偨Y(jié)：注意引力勢(shì)能的表達(dá)式：Ep=-GMm/r（無(wú)窮遠(yuǎn)處引力勢(shì)能為零）；求解第三宇宙速度分成三步：相對(duì)于太陽(yáng)的速度；相對(duì)于地球的速度；擺脫地球引力克服引力做功。①地球第二宇宙速度：②地球第三宇宙速度：天體運(yùn)動(dòng)—宇宙航行Mmr2Gdr=∫R∞Mmr-G∞RW=MmRGmvⅡ22W=vⅡ==11.2km/s2GMRvⅡ=11.2km/srMM′vⅢ=16.7km/sM′mr2Gdr=∫r∞M′mr-G∞r(nóng)W=M′mrGmv22W=v==42.2km/s2GM′rMmr2Gmv′2r=MmRGmvⅢ22=m⊿v22-vⅢ例題1例題2例題3例題4天體運(yùn)動(dòng)—宇宙航行【例題1】（1）已知某星球的平均密度是地球的m倍，半徑是地球的n倍，地球的第一宇宙速度是v；求：該星球的第一宇宙速度。h=gt221g=t22hv星=(nm1/2)v（2）“玉兔號(hào)”月球車與月球表面的第一次接觸實(shí)現(xiàn)了中國(guó)人“奔月”的偉大夢(mèng)想?！坝裢锰?hào)”月球車在月球表面做了一個(gè)自由下落試驗(yàn)，測(cè)得物體從靜止自由下落h高度的時(shí)間為t，已知月球半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T，引力常量為G。求：①月球的質(zhì)量；②月球的第一宇宙速度；③月球的同步衛(wèi)星軌道半徑。MR2G=gGgR2M==Gt22hR2v=GMRmv2Rmg=Mmr2G4π2T2=mr2Rhtv=gR=r==GMT24π233hR2T22π2t2MmR2Gmv2R=v=4GρπR23例題1例題2例題3例題4天體運(yùn)動(dòng)—宇宙航行abc（2）如圖所示是嫦娥五號(hào)的飛行軌道示意圖，其中弧形軌道為地月轉(zhuǎn)移軌道，軌道Ⅰ是嫦娥五號(hào)繞月運(yùn)行的圓形軌道。已知軌道Ⅰ到月球表面的高度為h，月球半徑為R，月球表面重力加速度為g，若忽略月球自轉(zhuǎn)及地球引力的影響；①分析登月的整個(gè)運(yùn)動(dòng)流程；②軌道Ⅰ繞月飛行的速度；地月轉(zhuǎn)移近月制動(dòng)ⅠⅡgR+h衛(wèi)星b、c：vb:vc=6.61/2:1ab:ac=6.62:1Tb:Tc=1:6.63/2衛(wèi)星a、c：v=ωra=rω2va:vc=1:6.6aa:ac=1:6.6Ta:Tc=1:1va:vb:vc=1:6.63/2:6.6aa:ab:ac=1:6.63:6.6Ta:Tb:Tc=6.63/2:1:6.63/2v=GMrω=GMr3Mr2a=G變軌Mm(R+h)2Gmv2R+h=GM=gR2v=gR2R+h例題1例題2例題3例題4天體運(yùn)動(dòng)—宇宙航行【例題3】偵察衛(wèi)星在通過(guò)地球兩極上空的圓軌道上運(yùn)行，它的運(yùn)行軌道距離地面高度為h，已知地球半徑為R，地面表面處的重力加速度為g，地球自轉(zhuǎn)角速度為ω。求：①該衛(wèi)星的運(yùn)行速度；②要使衛(wèi)星在一天的時(shí)間內(nèi)將地面上赤道各處在日照條件下全都拍攝下來(lái)，衛(wèi)星在通過(guò)赤道上空時(shí)，衛(wèi)星上的攝像機(jī)至少應(yīng)拍攝地面上赤道圓周的弧長(zhǎng)是多少？ωhR①M(fèi)m(R+h)2Gmv2R+h=GM=gR2v=gR2R+h②Mm(R+h)2G=m(R+h)4π2T′2TT′n=2πRns=4π2Ts=(R+h)3gRR+hω太陽(yáng)光ωθs例題1例題2例題3例題4天體運(yùn)動(dòng)—宇宙航行vⅡ=11.2km/s【例題4】推理地球的第二宇宙速度和第三宇宙速度大小。①地球第二宇宙速度：②地球第三宇宙速度：Mmr2Gdr=∫R∞Mmr-G∞RW=MmRGmvⅡ22W=vⅡ==11.2km/s2GMRrMM′vⅢ=16.7km/sM′mr2Gdr=∫r∞M′mr-G∞r(nóng)W=M′mRGmv22W=v==42.2km/s2GM′RMmr2Gmv′2r=v′=29.8km/s⊿v=12.4km/sMmRGmvⅢ22=m⊿v22-vⅢ=16.7km/s本節(jié)重點(diǎn)：天體運(yùn)動(dòng)—宇宙航行說(shuō)明：發(fā)射的最小速度，繞行的最大速度；1.第一宇宙速度：vⅠ=7.9km/s；MmR2Gmv2