（点击高考）2014高考物理一轮复习教学案 第四章 第4讲 万有引力与航天1

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1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 万有引力与航天(对应学生用书第 64页)力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量 它们之间距离 公式F G ，其中 G0 11 Nm2/引力常量用条件公式适用于质点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， 个均匀球体与球外一个质点的万有引力也适用，其中 针对训练】1(2013 届佛山检测)在讨论地球潮汐成因时，地球绕太阳运行轨道与月球绕地球运行轨道可视为圆轨道已知太阳质量约为月球质量的 07倍，地球绕太阳运行的轨道半径约为月球绕地球运行的轨道半径的 400倍关于太阳和月球对地球上相同质量海水的引力， 2、以下说法正确的是()A太阳引力远大于月球引力B太阳引力与月球引力相差不大C月球对不同区域海水的吸引力大小相等D月球对不同区域海水的吸引力大小有差异【解析】设太阳质量为 M，月球质量为 m，海水质量为 m，太阳到地球距离为 球到地球距离为 题意 0 7， 400，由万有引力公式，太阳对海水的引Mm 1 ，月球对海水的引力 ，则 ，故 mm107 400 2 2 70016正确，B 选项错误；月球到地球上不同区域的海水距离不同，所以引力大小有差异，C 选项错误，D 选项正确【答案】)基本方法：把天体(或人造卫星)的运动看成是匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供(2)基本公式：G 三种宇宙速度宇 3、宙速度 数值(km/s) 意义光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (环绕速度) 是卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度，若 7.9 km/s v11.2 km/s，物体绕地球运行第二宇宙速度(逃逸速度) 物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度，若 11.2 km/s v16.7 km/s，是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，若v16.7 km/s，物体将脱离太阳系在宇宙空间运行第 一 宇 宙 速 度 是 人 造 地 球 卫 星 绕 地 球 做 圆 周 运 动 的 最 大 速 度 ， 也 是 发 射 卫 星 的 最 小 发 射 速 度 .【针对训练】2(2012浙江高考)如图 441 所示，在火 4、星与木星轨道之间有一小行星带假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动下列说法正确的是()图 441A太阳对各小行星的引力相同B各小行星绕太阳运动的周期均小于一年C小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心加速度值D小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值【解析】根据 F G ，小行星带中各小行星的轨道半径 r、质量 此项 据 G m( )2T2 ，T 小行星的运动周期大于地球的公转周期，即大于一年，选项 据 G a ，所以内侧小行星项 据 G ，得，所以小行星带内各小行星做圆周运动的线速度值小于地球公转的线速度值，选项答案】道平面与赤道平面共面2周 5、期一定：与地球自转周期相同，即 T24 速度一定：与地球自转的角速度相同4高度一定：由 G m (R h)得同步卫星离地面的高度 h R h 2 4 2光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 速率一定： v h【针对训练】3我国数据中继卫星“天链一号 02星”在西昌卫星发射中心，于 2011年 7月 11日23时 41分发射升空，之后经过变轨控制后，成功定点在赤道上空的同步轨道关于成功定点后的“天链一号 02星” ，下列说法正确的是()A运行速度大于 7.9 km/地面高度一定，相对地面静止C绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大D向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等【解析】 6、7.9 km/所有地球卫星的最大运转速度，故 “天链一号 02星”是同步卫星，其轨道半径大于地球半径，而小于月球的轨道半径，B、C 均正确；因该星与赤道上物体的角速度相同，但到地心距离不同( r R)，由 a 向 得 a 星 a 物 ，故 答案】)在经典力学中，物体的质量是不随运动状态而改变的(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相同的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增大的，用公式表示为m )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不同的(对应学生用书第 65页)需向心力由万有引 7、力提供G m r m( )2r m(2 f)2心天体的质量 M、密度 的估算(1)利用卫星的轨道半径 测出卫星绕中心天体做匀速圆周运动的半径 ，由 G m( )2r，M ： (43 r R，则 )利用天体表面的重力加速度 由于 G 天体质量 M ， 43 R(2011安徽高考)(1)开普勒行星运动第三定律指出，行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴 的二次方成正比，即 k， 行星绕太阳的运动按圆周运动处理，请你推导出太阳系中该常量 知引力常量为 G，太阳的质量为 M 太 ；(2)开普勒定律不仅适用于太阳系，它对一切具有中心天体的引力系统(如地月系统)都成立经测定月地距离为 08 m，月球绕地球运动的 8、周期为 06 s，试计算地球的质量 M 地 (G0 11 Nm2/果保留一位有效数字)【审题视点】(1)已知引力常量 G，太阳质量 M，导出太阳系中常量 k.(2) 不同天体系统 析】(1)因行星绕太阳做圆周运动，于是轨道的半长轴 m 行 ( )2r太 M 太 4 2即 k M 太 (2)在地月系统中，设月球绕地球运动的轨道半径为 R，周期为 T，由式可得 解得 M 地 610 24 1024 【答案】(1) k M 太 (2)610 24 求中心天体质量的途径依据万有引力等于向心力，可得以下四种求中心天体质量的途径(1)M ，若已知卫星在某一高度的加速度 r；)M ，若已知卫星绕天体做匀速圆 9、周运动的线速度 r；)M ，若已知卫星绕天体做匀速圆周运动的周期 r；4 2)M ，若已知卫星运行的线速度 【即学即用】光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (2013 届山东威海一中检测)如图 442 所示，是美国的“卡西尼”号探测器经过长达 7年的“艰苦”旅行，进入绕土星飞行的轨道若“卡西尼”号探测器在半径为 绕 t，已知万有引力常量为 G，则下列关于土星质量 的表达式正确的是()图 442A M ， 4 2 R h 3 R h 3M ， 4 2 R h 2 R h 2M ， 4 2R h 3 R h 3M ， 4 2R h 3 R h 3析】设“卡西尼”号的质量为 m， “卡西尼”号围 10、绕土星的中心做匀速圆周运动，其向心力由万有引力提供， G m(R h)( )2，其中 T ，解得 MR h 2 2T 以 R h 33 R h 3案】)赤道轨道：卫星的轨道在赤道平面内同步卫星就是其中的一种(2)极地轨道：卫星的轨道过南北两极，即在垂直于赤道的平面内如极地气象卫星(3)其他轨道：除以上两种轨道外的卫星轨道2卫星的稳定运行与变轨运行分析(1)卫星在圆轨道上的稳定运行G m )2，2)变轨运行分析当 需向心力 m 增大，即万有引力不足以提供向心力，卫星将做离心离原来的圆轨道，轨道半径变大，但卫星一旦进入新的轨道运行，由 v 知重力势能、机械能均增加当卫星的速度减小时，向心力 减小，即万有引力大于卫星所需的向心力，因此卫样会脱离原来的圆轨道，轨道半径变小，进入新轨道运行时由 v知运行速度将增大，但重力势能、机械能均减少(卫星的发射和回收就是利用了这一世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 43(2013届汉中质检)2012 年 6月 18日早上 5点 43分“神舟九号”飞船完成了最后一次变轨，在与“天宫一号”对接之前“神舟九号”共完成了 4次变轨， “神舟九号”某次变轨的示意图如图 443 所示，在 入圆形轨道， 的一点关于飞船的运动，下列说法中正确的有()A在轨道上经过。