2017年高考物理一轮复习课件 基础课时（11）万有引力与航天

2017年高考物理一轮复习课件 基础课时（11）万有引力与航天内容摘要：

1、基础课时 11 万有引力与航天 知识梳理 知识点一、万有引力定律及其应用 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 _ _ ，与它们之间距离 r 的平方 _。 2. 表达式： F _ G 为引力常量： G 10 11N m2/ 3. 适用条件 (1) 公式适用于 _ 间的相互作用。 当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时，物体可视为质点。 (2) 质量分布均匀的球体可视为质点， r 是 _ _ 的距离。 成正比 成 反 比 质点 两球心间 G m 1 m 2r 2 思考 观察下面图片，请回答： (1)如果知道自己的重力 ， 你能求出地球 2、的质量吗。 如果能 ， 还需要知道哪些物理量。 (2)如何能测得地球的密度呢。 知识点二 、 环绕速度 _。 _绕地球做匀速圆周运动时具有的速度。 _速度 ， 也是人造地球卫星的 _速度。 (1) 由 R 得 v _ 7. 9 km/s (2) 由 m v 7 .9 km/s 环绕速度 地面附近 最大环绕 最小发射 思考 发射卫星，要有足够大的速度才行，请思考： (1)不同星球的第一宇宙速度是否相同。 如何计算第一宇宙速度。 (2)把卫星发射到更高的轨道上需要的发射速度越大还是越小。 知识点三 、 第二宇宙速度和第三宇宙速度 _ km/s， 使物体挣脱 _引力束缚 ， 永远离开地球 3、的最小发射速度。 _ km/s， 使物体挣脱 _引力束缚 ， 飞到太阳系外的最小发射速度。 知识点四 、 经典时空观和相对论时空观 (1)在经典力学中 ， 物体的质量是不随 _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 _的。 球 阳 运动状态 相同 2 . 相对论时空观 (1) 在狭义相对论中，物体的质量是随物体运动速度的增大而_ 的，用公式表示为 m (2) 在狭义相对论中，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 _ _ 的。 3 . 狭义相对论的两条基本假设 (1) 相对性原理：在不同的惯性 参考系中，一切物理 4、规律都是_ 的。 (2) 光速不变原理：不管在哪个惯性系中，测得的真空中的光速都是 _ _ 的。 不变 不同 不同 增大 诊断自测 1 . 关于万有引力公式 F 以下说法中正确的是 ( ) A . 公式只适用于星球之间的引力计算，不适用于质量较小 的物体 B . 当两物体间的距离趋近于 0 时，万有引力趋近于无穷大 C . 两物体间的万有引力也符合牛顿第三定律 D . 公式中引力常量 G 的值是牛顿规定的 解析 万有引力公式 F 虽然是牛顿由天体的运动规律得出的，但牛顿又将它推广 到了宇宙中的任何物体，适用于计算任何两个质点间的引力，故选项 A 错误；当两个物体的距离趋近于 0 时，两个物体就 5、不能视为质点了，万有引力公式不再适用，选项 B 错误；两物体间的万有引力也符合牛顿第三定律，选项 式中引力常量 G 的值，是卡文迪许在实验室里实验测定的，而不是人为规定的，故选项 D 错误。 答案 C 2 . ( 多选 ) 下列关于三种宇宙速度的说法正确的是 ( ) A . 第一宇宙速度 7. 9 k m /s ，第二宇宙速度 1 1.2 k m /s ，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于 于 美国发射 的 “ 凤凰 ” 号火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度 C . 第二宇宙速度是使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的小行星的最小发射速度 D . 第一宇宙速度 7.9 6、s 是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度 解析 根据 v 星的轨道半径 r 越大，即距离地面越远，卫星的环绕速度越小， 7.9 k m /s 是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度，选项 D 正确；其余绕地球在圆轨道上运行时的卫星的速度都小于第一宇宙速度，选项 A 错误；美国发射的 “ 凤凰 ” 号火星探测卫星， 仍在太阳的引力范围内，所以其发射速度小于第三 宇宙速度，选项 B 错误；第二宇宙速度是物体挣脱地球束缚而成为一颗绕太阳运行的小行星的最小发射速度 ( 在地面上发射 ) ，选项 C 正确。 答案 .(多选 )关于人造地球卫星的说法正确的是 ( ) 其周期变小 解析 卫星绕 7、地球运行时，有 2T)2得 T 2 r 变大时，周期 T 增大， A 错误；同步卫星与地球自转同步，只能位于赤道正上方的固定高度， B 正确；人造卫星在轨道上运行时，由于 F 万 F 向 ，因此卫星处于完全失重状态， C 正确；所有人造地球卫星的运行速度都小于第一宇宙速度， D 错误。 答案 .(2015福建理综 ， 14)如图 1， 若两颗人造卫星 a和 a、 的距离分别为 线速度大小分别为 则 ( ) 图 1 v 2 r 2r 1 v 2 r 1r 2 v 2 (r 2r 1 )2 D. v 1v 2 (r 1r 2 )2 解析 由题意知，两颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心 8、力，根据 v 以v 1v 2r 2r 1，故 A 正确， B 、 C 、 D 错误。 答案 A 所示是在同一轨道平面上的三颗不同的人造地球卫星 ， 关于各物理量的关系 ， 下列说法正确的是 ( ) 图 2 A A B C 析 因为卫星的质量大小关系不知，所以卫星的万有引力大小关系无法判断， B 错误；卫星绕地球做圆周运动，有 ，得 v a 向 由于 r A A B C， A 、 C 正确。 答案 C 考点一 星体表面上的重力加速度问题 1 . 在地球表面附近的重力加速度 g ( 不考虑地球自转 ) ： 得 g 2 . 在地球上空距离地心 r R h 处的重力加速度为 g R h ）2 ，得 g 9、 R h ）2 所以（ R h ）2【 例 1】 (多选 )(2015新课标全国卷 ， 21)我国发射的 “ 嫦娥三号 ” 登月探测器靠近月球后 ， 先在月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行；然后经过一系列过程 ， 在离月面 4 可认为是相对于月球静止 )；最后关闭发动机 ， 探测器自由下落。 已知探测器的质量约为 103 地球质量约为月球的 81倍 ， 地球半径约为月球的 地球表面的重力加速度大小约为 9.8 m/则此探测器 ( ) 速度大小约为 8.9 m/s 103 N 机械能守恒 解析 在月球表面有 ，所以月球表面重力加速度 地球表面 g m/ 月球表面 g 月 G 181M（2 16 10、g ，则探测器重力 G 10316 2 103N ，选项 B 正确；探测器自由落体，末速度 v 2 g 月 h43 m/s 3. 6 m/ s ，选项 A 错误；关闭发动机后，仅在月球引力作用下机械能守恒，而离开近月轨道后制动悬停时，发动 机工作，所以机械能不守恒，选项 C 错误；在近月圆轨道运动时万有引力提供向心力，有 m ，所以 v R 月G 在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度，选项 D 正确。 答案 法提炼 地球表面的物体运动规律的迁移应用 在地球上所有只在重力作用下的运动形式，如自由落体运动、竖直上抛运动、平抛运动、斜抛运动等，其运动规律和研究方法同样适用 11、于在其他星球表面的同类运动的分析，只是当地重力加速度取值不同而已。 【 变式训练 】 但它表面处的重力加速度是地球表面处重力加速度的 4倍 ， 则该星球的质量将是地球质量的(忽略其自转影响 )( ) A. 14 B . 4 倍 C . 16 倍 D . 64 倍 解析 天体表面 的重力加速度 g 又知 3 ，所以M 9 故M 星M 地3 64。 答案 D 考点二 天体质量和密度的估算 估算天体质量和密度时应注意的问题 (1) 利用万有引力提供天体做圆周运动的向心力估算天体质量时，估算的只是中心天体的质量，并非环绕天体的质量。 (2) 区别天体半径 R 和卫星轨道半径 r ，只有在天体表面附近的卫星才有 r R ；计算天体密度时， V 43 只能是中心天体的半径。 (3) 天体质量估算中常有隐含条件，如地球的自转周期为 24 h ，公转周期为 365 天等。 (4) 注意黄金代换式 【例 2 】 (2015 江苏单科， 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 “5 1b” 的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕。 “51b” 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 ( ) 1 C . 5 D .。