2018届一轮复习人教版 万有引力与航天 课件(63张)

第1页返回导航高三大一轮复习学案主干回顾夯基固源考点透析题组冲关课时规范训练第2页返回导航高三大一轮复习学案第4节万有引力与航天第3页返回导航高三大一轮复习学案一、开普勒行星运动定律定律内容图示开普勒第一定律所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上开普勒第二定律对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积开普勒第三定律所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等.a3T2＝k第4页返回导航高三大一轮复习学案二、万有引力定律1．内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成，与它们之间距离的平方成．2．公式：F＝，其中G＝6.67×10－11N·m2/kg2.正比反比Gm1m2r2第5页返回导航高三大一轮复习学案3．适用条件公式适用于间的相互作用．当两物体间的距离远大于物体本身的大小时，物体可视为质点；均匀的球体可视为质点，r是间的距离；对一个均匀球体与球外一个质点的万有引力的求解也适用，其中r为球心到间的距离．质点球心质点第6页返回导航高三大一轮复习学案三、三种宇宙速度宇宙速度数值(km/s)意义第一宇宙速度(环绕速度)是人造地球卫星的最小速度，也是人造地球卫星绕地球做圆周运动的速度．第二宇宙速度(脱离速度)11.2使物体挣脱引力束缚的最小发射速度．第三宇宙速度(逃逸速度)16.7使物体挣脱引力束缚的最小发射速度.7.9发射最大运行地球太阳第7页返回导航高三大一轮复习学案四、经典时空观和相对论时空观1．经典时空观(1)在经典力学中，物体的质量是不随的改变而改变的．(2)在经典力学中，同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是．速度相同的第8页返回导航高三大一轮复习学案2．相对论时空观同一过程的位移和时间的测量与参考系，在不同的参考系中．3．经典力学有它的适用范围只适用于运动，不适用于运动；只适用于世界，不适用于世界．有关不同低速高速宏观微观第9页返回导航高三大一轮复习学案[自我诊断]1．判断正误(1)只有天体之间才存在万有引力．()(2)当两物体间的距离趋近于零时，万有引力趋近于无穷大．()(3)人造地球卫星绕地球运动，其轨道平面一定过地心．()(4)地球同步卫星的运行速度大于第一宇宙速度．()(5)地球同步卫星可以定点于北京正上方．()××√××第10页返回导航高三大一轮复习学案2．(多选)如图所示，P、Q是质量均为m的两个质点，分别置于地球表面的不同纬度上，如果把地球看成一个均匀球体，P、Q两质点随地球自转做匀速圆周运动，则下列说法正确的是()A．P、Q受地球引力大小相等B．P、Q做圆周运动的向心力大小相等C．P、Q做圆周运动的角速度大小相等D．P受地球引力大于Q所受地球引力第11页返回导航高三大一轮复习学案解析：选AC.计算均匀球体与质点间的万有引力时，r为球心到质点的距离，因为P、Q到地球球心的距离相同，根据F＝GMmr2知，P、Q受地球引力大小相等，P、Q随地球自转，角速度相同，但轨道半径不同，根据Fn＝mRω2，P、Q做圆周运动的向心力大小不同，A、C正确，B、D错误．第12页返回导航高三大一轮复习学案3．(多选)我国已先后成功发射了“天宫一号”飞行器和“神舟八号”飞船，并成功地进行了对接试验，若“天宫一号”能在离地面约300km高的圆轨道上正常运行，则下列说法中正确的是()第13页返回导航高三大一轮复习学案A．“天宫一号”的发射速度应大于第二宇宙速度B．对接前，“神舟八号”欲追上“天宫一号”，必须在同一轨道上点火加速C．对接时，“神舟八号”与“天宫一号”的加速度大小相等D．对接后，“天宫一号”的速度小于第一宇宙速度第14页返回导航高三大一轮复习学案解析：选CD.地球卫星的发射速度都大于第一宇宙速度，且小于第二宇宙速度，A错误；若“神舟八号”在与“天宫一号”同一轨道上点火加速，那么“神舟八号”的万有引力小于向心力，其将做离心运动，不可能实现对接，B错误；对接时，“神舟八号”与“天宫一号”必须在同一轨道上，根据a＝GMr2可知，它们的加速度大小相等，C正确；第一宇宙速度是地球卫星的最大运行速度，所以对接后，“天宫一号”的速度仍然要小于第一宇宙速度，D正确．第15页返回导航高三大一轮复习学案4．(多选)在圆轨道上运动的质量为m的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径R，地面上的重力加速度为g，忽略地球自转影响，则()A．卫星运动的速度大小为2gRB．卫星运动的周期为4π2RgC．卫星运动的向心加速度大小为12gD．卫星轨道处的重力加速度为14g第16页返回导航高三大一轮复习学案解析：选BD.地面上万有引力等于重力，即GMmR2＝mg，该卫星到地面的距离等于地球半径R，则其轨道半径r＝2R，其做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供，根据牛顿第二定律GMmr2＝mv2r＝m4π2T2r＝ma＝mg′，可求得卫星运动的速度大小v＝gR2，周期T＝4π2Rg，向心加速度大小a＝g′＝14g，选项A、C错误，B、D正确．第17页返回导航高三大一轮复习学案考点一天体质量和密度的估算1．解决天体(卫星)运动问题的基本思路(1)天体运动的向心力来源于天体之间的万有引力，即GMmr2＝man＝mv2r＝mω2r＝m4π2rT2(2)在中心天体表面或附近运动时，万有引力近似等于重力，即GMmR2＝mg(g表示天体表面的重力加速度)．第18页返回导航高三大一轮复习学案2．天体质量和密度的计算(1)利用天体表面的重力加速度g和天体半径R.由于GMmR2＝mg，故天体质量M＝gR2G，天体密度ρ＝MV＝M43πR3＝3g4πGR.第19页返回导航高三大一轮复习学案(2)通过观察卫星绕天体做匀速圆周运动的周期T和轨道半径r.①由万有引力等于向心力，即GMmr2＝m4π2T2r，得出中心天体质量M＝4π2r3GT2；②若已知天体半径R，则天体的平均密度ρ＝MV＝M43πR3＝3πr3GT2R3；第20页返回导航高三大一轮复习学案③若天体的卫星在天体表面附近环绕天体运动，可认为其轨道半径r等于天体半径R，则天体密度ρ＝3πGT2.可见，只要测出卫星环绕天体表面运动的周期T，就可估算出中心天体的密度．第21页返回导航高三大一轮复习学案1．(2016·高考海南卷)(多选)通过观测冥王星的卫星，可以推算出冥王星的质量．假设卫星绕冥王星做匀速圆周运动，除了引力常量外，至少还需要两个物理量才能计算出冥王星的质量．这两个物理量可以是()A．卫星的速度和角速度B．卫星的质量和轨道半径C．卫星的质量和角速度D．卫星的运行周期和轨道半径第22页返回导航高三大一轮复习学案解析：选AD.由v＝ωr可求出r，根据GMmr2＝mv2r或GMmr2＝mω2r可求出冥王星的质量，A正确．根据GMmr2＝m4π2T2r可求出冥王星的质量，D正确．B和C中都由于已知量不足，无法求出冥王星的质量．第23页返回导航高三大一轮复习学案2．假设地球可视为质量均匀分布的球体．已知地球表面重力加速度在两极的大小为g0，在赤道的大小为g；地球自转的周期为T，引力常量为G.地球的密度为()A.3πGT2·g0－gg0B．3πGT2·g0g0－gC.3πGT2D.3πGT2·g0g第24页返回导航高三大一轮复习学案解析：选B.设地球半径为R.质量为m的物体在两极点时，有mg0＝GMmR2，在赤道时，有GMmR2－mg＝mR2πT2，又地球的密度ρ＝M43πR3，由各式联立得ρ＝3g0πGg0－gT2，选项B正确．第25页返回导航高三大一轮复习学案3．过去几千年来，人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内，行星“51pegb”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕．“51pegb”绕其中心恒星做匀速圆周运动，周期约为4天，轨道半径约为地球绕太阳运动半径的120.该中心恒星与太阳的质量比约为()A.110B．1C．5D．10第26页返回导航高三大一轮复习学案解析：选B.行星绕中心恒星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得GMmr2＝m4π2T2r，则M1M2＝r1r23·T2T12＝1203×36542≈1.选项B正确．第27页返回导航高三大一轮复习学案解决天体质量和密度的估算问题的两点注意(1)卫星的轨道半径与中心天体的半径不要混淆，只有近地卫星的轨道半径才近似等于天体半径．(2)搞清“以谁为研究对象，谁是中心天体”、“受力特点”、“谁做圆周运动”等，明确一般只能求解中心天体的质量和密度，不能求解环绕天体的质量和密度．第28页返回导航高三大一轮复习学案第29页返回导航高三大一轮复习学案考点二卫星的运行规律1．卫星的运行规律(1)卫星做匀速圆周运动．(2)万有引力提供向心力：即由GMmr2＝mv2r＝mrω2＝m4π2T2r＝man可推导出：第30页返回导航高三大一轮复习学案v＝GMrω＝GMr3T＝4π2r3GMan＝GMr2⇒当r增大时v减小ω减小T增大an减小第31页返回导航高三大一轮复习学案2．同步卫星的六个“一定”第32页返回导航高三大一轮复习学案1.如图，若两颗人造卫星a和b均绕地球做匀速圆周运动，a、b到地心O的距离分别为r1、r2，线速度大小分别为v1、v2，则()A.v1v2＝r2r1B.v1v2＝r1r2C.v1v2＝r2r12D.v1v2＝r1r22第33页返回导航高三大一轮复习学案解析：选A.对人造卫星，根据万有引力提供向心力GMmr2＝mv2r，可得v＝GMr，所以对于a、b两颗人造卫星有v1v2＝r2r1，故选项A正确．第34页返回导航高三大一轮复习学案2．(2016·高考四川卷)国务院批复，自2016年起将4月24日设立为“中国航天日”.1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440km，远地点高度约为2060km；1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35786km的地球同步轨道上．设东方红一号在远地点的加速度为a1，东方红二号的加速度为a2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a3，则a1、a2、a3的大小关系为()A．a2＞a1＞a3B．a3＞a2＞a1C．a3＞a1＞a2D．a1＞a2＞a3第35页返回导航高三大一轮复习学案解析：选D.由于东方红二号卫星是同步卫星，则其角速度和赤道上的物体角速度相等，可得：a＝ω2r，由于r2＞r3，则可以得出：a2＞a3；又由万有引力定律有：GMmr2＝ma，且r1＜r2，则得出a2＜a1.故选项D正确．第36页返回导航高三大一轮复习学案3．假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，那么()A．地球公转的周期大于火星公转的周期B．地球公转的线速度小于火星公转的线速度C．地球公转的加速度小于火星公转的加速度D．地球公转的角速度大于火星公转的角速度第37页返回导航高三大一轮复习学案解析：选D.根据GMmr2＝m2πT2r＝mv2r＝man＝mω2r得，公转周期T＝2πr3GM，故地球公转的周期较小，选项A错误；公转线速度v＝GMr，故地球公转的线速度较大，选项B错误；公转加速度an＝GMr2，故地球公转的加速度较大，选项C错误；公转角速度ω＝GMr3，故地球公转的角速度较大，选项D正确．第38页返回导航高三大一轮复习学案人造卫星问题的解题技巧(1)卫星向心加速度的不同表述形式．①GMmr2＝man.②an＝v2r＝rω2＝4π2T2r.第39页返回导航高三大一轮复习学案(2)解决力与运动关系的思想还是动力学思想，解决力与运动的关系的桥梁还是牛顿第二定律．①卫星的an、v、ω、T是相互联系的，其中一个量发生变化，其他各量也随之发生变化．②an、v、ω、T均与卫星的质量无关，只由轨道半径r和中心天体质量共同决定．第40页返回导航高