高考物理人教版一輪復(fù)習(xí)《第四章 曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天》4.4課件

1.掌握萬有引力定律的內(nèi)容、公式及應(yīng)用.2.理解環(huán)繞速度的含義并會(huì)求解.3.了解第二和第三宇宙速度．

mω2r

答案

AB[變式題組]1．“嫦娥一號(hào)”是我國首次發(fā)射的探月衛(wèi)星，它在距月球表面高度為200km的圓形軌道上運(yùn)行，運(yùn)行周期為127分鐘．已知引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2，月球的半徑為1.74×103km.利用以上數(shù)據(jù)估算月球的質(zhì)量約為(

)A．8.1×1010kgB．7.4×1013kgC．5.4×1019kgD．7.4×1022kg

觀察答案，只需要算出數(shù)量級(jí)即可

GM＝gR2

估算天體質(zhì)量和密度時(shí)應(yīng)注意的問題[特別提醒]1．衛(wèi)星的各物理量隨軌道半徑變化的規(guī)律規(guī)律

越高越慢

2．極地衛(wèi)星和近地衛(wèi)星(1)極地衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)每圈都經(jīng)過南北兩極，由于地球自轉(zhuǎn)，極地衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)全球覆蓋．(2)近地衛(wèi)星是在地球表面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，其運(yùn)行的軌道半徑可近似認(rèn)為等于地球的半徑，其運(yùn)行線速度約為7.9km/s.(3)兩種衛(wèi)星的軌道平面一定通過地球的球心．[例2](2013·廣東·14)如圖，甲、乙兩顆衛(wèi)星以相同的軌道半徑分別繞質(zhì)量為M和2M的行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是(

)A．甲的向心加速度比乙的小B．甲的運(yùn)行周期比乙的小C．甲的角速度比乙的大D．甲的線速度比乙的大

周期T和M成減函數(shù)關(guān)系[變式訓(xùn)練]

周期為地球自轉(zhuǎn)周期T

高度增加

an同步衛(wèi)星的六個(gè)“一定”[規(guī)律總結(jié)]軌道平面一定角速度一定周期一定速率一定高度一定繞行方向一定軌道平面與赤道面共面與地球自轉(zhuǎn)周期相同，T=24h與地球自轉(zhuǎn)角速度相同

與地球自轉(zhuǎn)方向一致：自西向東

[例3]在完成各項(xiàng)任務(wù)后，“神舟十號(hào)”飛船于2013年6月26日回歸地球．如圖所示，飛船在返回地面時(shí)，要在P點(diǎn)從圓形軌道Ⅰ進(jìn)入橢圓軌道Ⅱ，Q為軌道Ⅱ上的一點(diǎn)，M為軌道Ⅰ上的另一點(diǎn)，關(guān)于“神舟十號(hào)”的運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的有(

)A．飛船在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的速度小于經(jīng)過Q的速度B．飛船在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過M的速度C．飛船在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)的周期大于在軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)的周期D．飛船在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的加速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過M的加速度A．飛船在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的速度小于經(jīng)過Q的速度B．飛船在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過M的速度C．飛船在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)的周期大于在軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)的周期D．飛船在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的加速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過M的加速度遠(yuǎn)地點(diǎn)近地點(diǎn)[解析]由開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律可知：近地點(diǎn)速度>遠(yuǎn)地點(diǎn)速度

A．飛船在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的速度小于經(jīng)過Q的速度B．飛船在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過M的速度C．飛船在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)的周期大于在軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)的周期D．飛船在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的加速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過M的加速度遠(yuǎn)地點(diǎn)近地點(diǎn)飛船在軌道Ⅰ上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以：可用軌道Ⅰ的P點(diǎn)代替軌道Ⅰ的M點(diǎn)由軌道Ⅰ上P點(diǎn)變?yōu)檐壍愧蛏螾點(diǎn)，需要點(diǎn)火減速由軌道Ⅰ上P點(diǎn)與軌道Ⅱ上P點(diǎn)合力相等，所以a相等.[遞進(jìn)題組]5．

2013年12月2日，我國探月探測(cè)器“嫦娥三號(hào)”在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空，此飛行軌道示意圖如圖所示，地面發(fā)射后奔向月球，在P點(diǎn)從圓形軌道Ⅰ進(jìn)入橢圓軌道Ⅱ，Q為軌道Ⅱ上的近月點(diǎn)．下列關(guān)于“嫦娥三號(hào)”的運(yùn)動(dòng)，正確的說法是(

)A．發(fā)射速度一定大于7.9km/sB．在軌道Ⅱ上從P到Q的過程中速率不斷增大C．在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過P的速度D．在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的加速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過P的加速度A．發(fā)射速度一定大于7.9km/sB．在軌道Ⅱ上從P到Q的過程中速率不斷增大C．在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過P的速度D．在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的加速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過P的加速度最小的發(fā)射速度[解析]在軌道Ⅱ上從P到Q的過程中機(jī)械能守恒，高度降低，速度增加；“嫦娥三號(hào)”從軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)到軌道Ⅱ上要減速，故在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過P的速度，由軌道Ⅰ上P點(diǎn)與軌道Ⅱ上P點(diǎn)合力相等，所以a相等.6．如圖所示，搭載著“嫦娥二號(hào)”衛(wèi)星的長征三號(hào)丙運(yùn)載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射，衛(wèi)星由地面發(fā)射后，進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，經(jīng)多次變軌最終進(jìn)入距離月球表面100km、周期為118min的工作軌道，開始對(duì)月球進(jìn)行探測(cè)，則(

)A．衛(wèi)星在軌道Ⅲ上的運(yùn)動(dòng)速度比月球的第一宇宙速度小B．衛(wèi)星在軌道Ⅲ上經(jīng)過P點(diǎn)的速度比在軌道Ⅰ上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的大C．衛(wèi)星在軌道Ⅲ上運(yùn)行周期比在軌道Ⅰ上短D．衛(wèi)星在軌道Ⅲ上的運(yùn)行周期比在軌道Ⅰ上長AC

7.9地面附近

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．注意(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，最大環(huán)繞速度等于最小發(fā)射速度．(3)兩個(gè)半徑——天體半徑R和衛(wèi)星軌道半徑r的不同．(4)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．(5)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．最大環(huán)繞最小發(fā)射11.2地球16.7太陽[例4]“伽利略”木星探測(cè)器，從1989年10月進(jìn)入太空起，歷經(jīng)6年，行程37億千米，終于到達(dá)木星周圍．此后在t秒內(nèi)繞木星運(yùn)行N圈后，對(duì)木星及其衛(wèi)星進(jìn)行考察，最后墜入木星大氣層燒毀．設(shè)這N圈都是繞木星在同一個(gè)圓周上運(yùn)行，其運(yùn)行速率為v，探測(cè)器上的照相機(jī)正對(duì)木星拍攝整個(gè)木星時(shí)的視角為θ(如圖所示)，設(shè)木星為一球體．求：(1)木星探測(cè)器在上述圓形軌道上運(yùn)行時(shí)的軌道半徑；

(2)木星的第一宇宙速度．Rr[解析](2)如圖幾何關(guān)系

[變式題組]

拋射速度必須達(dá)到星球的第一宇宙速度

擺脫地球束縛，而不擺脫太陽束縛，所以要以大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度發(fā)射

繞公共圓心轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)星體組成的系統(tǒng)，我們稱之為雙星系統(tǒng)，如圖所示，雙星系統(tǒng)模型有以下特點(diǎn)：

萬有引力角速度反[例5]宇宙中，兩顆靠得比較近的恒星，只受到彼此之間的萬有引力作用相互繞轉(zhuǎn)，稱之為雙星系統(tǒng)．在浩瀚的銀河系中，多數(shù)恒星都是雙星系統(tǒng)．設(shè)某雙星系統(tǒng)A、B繞其連線上的O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示．若AO>OB，則(

)A．星球A的質(zhì)量一定大于星球B的質(zhì)量B．星球A的線速度一定大于星球B的線速度C．雙星間距離一定，雙星的質(zhì)量越大，其轉(zhuǎn)動(dòng)周期越大D．雙星的質(zhì)量一定，雙星之間的距離越大，其轉(zhuǎn)動(dòng)周期越大[解析]

[例5]宇宙中，兩顆靠得比較近的恒星，只受到彼此之間的萬有引力作用相互繞轉(zhuǎn)，稱之為雙星系統(tǒng)．在浩瀚的銀河系中，多數(shù)恒星都是雙星系統(tǒng)．設(shè)某雙星系統(tǒng)A、B繞其連線上的O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示．若AO>OB，則(

)A．星球A的質(zhì)量一定大于星球B的質(zhì)量B．星球A的線速度一定大于星球B的線速度C．雙星間距離一定，雙星的質(zhì)量越大，其轉(zhuǎn)動(dòng)周期越大D．雙星的質(zhì)量一定，雙星之間的距離越大，其轉(zhuǎn)動(dòng)周期越大

G(mA＋mB)＝ω2L3所以：LT[變式題組]9．

(2013·山東·20)雙星系統(tǒng)由兩顆恒星組成，兩恒星在相互引力的作用下，分別圍繞其連線上的某一點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)．研究發(fā)現(xiàn)，雙星系統(tǒng)演化過程中，兩星的總質(zhì)量、距離和周期均可能發(fā)生變化．若某雙星系統(tǒng)中兩星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，經(jīng)過一段時(shí)間演化后，兩星總質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼膋倍，兩星之間的距離變?yōu)樵瓉淼膎倍，則此時(shí)圓周運(yùn)動(dòng)的周期為(

)

答案B10．宇宙中存在一些質(zhì)量相等且離其他恒星較遠(yuǎn)的四顆星組成的四星系統(tǒng)，通?？珊雎云渌求w對(duì)它們的引力作用．設(shè)四星系統(tǒng)中每個(gè)星體的質(zhì)量均為m，半徑均為R，四顆星穩(wěn)定分布在邊長為a的正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上．已知引力常量為G.關(guān)于四星系統(tǒng)，下列說法正確的是(

)

o

o

3．(20