（三维设计）2016年高考物理一轮（广东专版+习题课件+高考题库+考点通关） 第五章++万有引力定律及其应用

（三维设计）2016年高考物理一轮（广东专版+习题课件+高考题库+考点通关） 第五章++万有引力定律及其应用内容摘要：

1、高中物理资源下载平台世昌的博客 万有引力定律及其应用学习目标定位考 纲 下 载 考 情 上 线高考地位高考对本章中知识点考查频率较高的是万有引力定律的应用。 单独命题常以选择题的形式出现；与圆周运动、牛顿运动定律、功能关系相综合，常以计算题的形式出现。 )2环绕速度()3第二宇宙速度和第三宇宙速度()4经典时空观和相对论时空观()考点点击万有引力定律与圆周运动相综合，结合航天技术、人造地球卫星等现代科技的重要领域进行命题。 第 1 单元 万有引力定律与航天万有引力定律想一想(1)开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳运动，也适用于卫星绕地球运动，若一颗卫星绕地球做椭圆轨道运动，则它在近地点和远地点的 2、速度大小关系如何。 (2)请根据万有引力定律和牛顿第二定律分析地球表面上不同质量的物体的重力加速度大小关系。 提示：(1)由于卫星与地球的连线在单位时间内扫过的面积相等，故卫星在近地点的速度大于在远地点的速度。 (2)由 知，g体的重力加速度大小与物体的质量大小无关。 记一记1开普勒行星运动定律高中物理资源下载平台世昌的博客 (1)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。 (2)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。 (3)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，表达式： k。 有引力 3、定律(1)公式：FG ，其中 G0 11 Nm2/引力常量。 )公式适用条件：此公式适用于质点间的相互作用。 当两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。 均匀的球体可视为质点，r 是两球心间的距离。 一个均匀球体与球外一个质点间的万有引力也适用，其中 r 为球心到质点间的距离。 试一试1一名宇航员来到一个星球上，如果该星球的质量是地球质量的一半，它的直径也是地球直径的一半，那么这名宇航员在该星球上所受的万有引力大小是它在地球上所受万有引力的( )A BC D解析：选 CF 引 2F 地 ，故 C 项正确。 2 2一想在地球周围飞行着许多人造地球卫星，由于用途不同，它们的运行轨道也不相同，请 4、思考以下问题：(1)若各卫星的轨道均为圆形轨道，这些轨道有什么共同点。 (2)各圆形轨道卫星的飞行速度是不同的，卫星离地面越近，其飞行速度越大还是越小，它们的最大速度是多少。 提示：(1)各圆形轨道的圆心均为地球的球心。 (2)离地面越近的卫星，飞行速度越大，卫星沿圆形轨道运行的最大速度为 7.9 km/s，也就是第一宇宙速度。 高中物理资源下载平台世昌的博客 记一记1地球同步卫星的特点(1)轨道平面一定：轨道平面和赤道平面重合。 (2)周期一定：与地球自转周期相同，即 T24h86 400 s。 (3)角速度一定：与地球自转的角速度相同。 (4)高度一定：据 G m r 得 r 0 4 星离地面高度2r 5、R6R( 为恒量 )。 (5)速率一定：运动速度 v2 r/Tkm/s(为恒量)。 (6)绕行方向一定：与地球自转的方向一致。 2极地卫星和近地卫星(1)极地卫星运行时每圈都经过南北两极，由于地球自转，极地卫星可以实现全球覆盖。 (2)近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星，其运行的轨道半径可近似认为等于地球的半径，其运行线速度约为 7.9 km/s。 (3)两种卫星的轨道平面一定通过地球的球心。 试一试2由于通讯和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步轨道卫星，这些卫星的()A质量可以不同 B轨道半径可以不同C轨道平面可以不同 D速率可以不同解析：选 A同步卫星轨道只能在赤道平面内，高度 6、一定，轨道半径一定，速率一定，但质量可以不同，A 项正确。 地球、月亮 )还是人造天体(如宇宙飞船、人造卫星)都可以看做质点，围绕中心天体(视为静止)做匀速圆周运动。 2两条思路(1)万有引力提供向心力即 G 世昌的博客 (2)天体对其表面的物体的万有引力近似等于重力，即 M (R，g 分面重力加速度)，公式 M ，应用广泛，称“黄金代换”。 3三个物体求解卫星运行问题时，一定要认清三个物体(赤道上的物体、近地卫星、同步卫星) 之间的关系。 比较内容 赤道表面的物体 近地卫星 同步卫星向心力来源 万有引力的分力 万有引力向心力方向 指向地心重力与万有引力的关系 重力略小于万有引力 重力等于万有引力 7、1R MR 3(Rh)Bv 2a 2a 3 DT 1 船在椭圆轨道运行时，近地点速度大于远地点速度，B 错误。 根据开普勒第三定律，T 1 正确。 故选 A、C。 (2015潮州质检)我国未来将建立月球基地，并在绕月轨道上建造空间站。 如图 4 所示，关闭动力的航天飞机在月球引力作用下经椭圆轨道向月球靠近，并将与空间站在 B 处对接。 已知空间站绕月轨道半径为 r，周期为 T，万有引力常量为 G，下列说法中正确的是()图 4A图中航天飞机在飞向 B 处的过程中，月球引力做正功B航天飞机在 B 处由椭圆轨道可直接进入空间站轨道C根据题中条件可以算出月球质量D根据题中条件可以算出空间站受到月球引力的大小解析 8、：选 天飞机在飞向 B 处的过程中，飞机受到的引力方向和飞行方向之间的夹角是锐角，月球引力做正功；由变轨知识知，航天飞机在 B 处先减速才能由椭圆轨道进入空间站轨道；设绕月球飞行的空间站质量为 m， m r，可以算出月球质量2间站的质量不知，不能算出空间站受到的月球引力大小。 三、计算题9(2014江门模拟)一组太空人乘太空穿梭机，去修理位于离地球表面 05 m 的圆形轨道上的哈勃太空望远镜 H。 机组人员驾驶穿梭机 S 进入与 H 相同的轨道并关闭推动火箭，而望远镜在穿梭机前方数公里处，如图 5 所示，设 G 为万有引力常量，M E 为地球质量。 ( 已知地球半径为 06 m，地球表面的重力加速度 9、 g9.8 m/s 2)高中物理资源下载平台世昌的博客 (1)在穿梭机内，一个质量为 70 人站在台秤上，则其示数是多少。 (2)计算轨道上的重力加速度值。 (3)计算穿梭机在轨道上的速率和周期。 解析：(1)在穿梭机中，由于人处于完全失重状态，故质量为 70 人站在台秤上时，对台秤的压力为零，因此台秤的示数为零。 (2)穿梭机在地面上时。 G ，解得：g。 h2 h2代入数据得： g8.2 m/s 2。 (3)穿梭机在轨道上运行时：G m ， m 2(Rh) h2 h h2 (2T)联立解得：vR ，T h 2RR h3v0 3 m/s，T0 3 s。 答案：(1)示数为零(2)m/3)0 3 m/1 10、0 3 智利工作的天文学家曾表示，他们很可能第一次直接拍摄到了围绕恒星旋转的行星。 这颗恒星名叫 2比太阳要小得多，距离我们有 230 光年之远。 洛杉矶加利福尼亚大学的本杰明教授说： “假如围绕 2真的是一颗行星，这将是人类第一次直接拍摄到太阳系外行星的照片，很久以来，科学家一直想象着能够拍摄到类似太阳系这样的行星围绕一颗恒星运转的太阳系外星体。 ”如果知道了这个行星的质量 m，行星的半径 r, 行星的运行周期 T，以及行星运行半径 R，求：(1)2星的质量；(2)该行星的卫星的最大速度；(3)你还能推导出关于这个行星的哪些物理量。 至少给出两个。 高中物理资源下载平台世昌的博客 ：(1)设 2星的 11、质量为 M，由万有引力提供行星运动的向心力得G m 2R，解得 M。 2T) 42)设绕该行星运动的卫星质量为 大速度为 由万有引力提供卫星运动的向心力得G m 1 ，解得。 )该行星做圆周运动的角速度 ，该行星做圆周运动的线速度 v。 2T 21) (2) (3)见解析42 单元 宇宙速度_经典时空观与相对论时空观宇宙速度想一想卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度是多少。 物体要挣脱地球引力束缚的最小发射速度是多少。 物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度又是多少。 提示：三种宇宙速度。 记一记三种宇宙速度比较宇宙速度 数值 (km/s) 7.9 km/svkm/s，物体绕地球运行(环绕速度)第二宇宙 是 12、物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度，若 中物理资源下载平台世昌的博客 vkm/s，物体绕太阳运行(脱离速度)v16.7 km/s ，物体将脱离太阳引力束缚在宇宙空间运行(逃逸速度)试一试1(2015佛山石门中学月考) 已知地球的第一宇宙速度为 7.9 km/s，某行星质量是地球的 8 倍，半径是地球的 2 倍，星球表面重力加速度是地球的 2 倍，则行星的第一宇宙速度为( )A15.8 km/s B7.9 km/1.6 km/s Dkm/ A根据 m 得第一宇宙速度为：v。 倍，半径为地球半径的 2 倍，则行星第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的 2 倍。 所以行星的第一宇宙速度为：v km/skm/s。 经典时空观和相对论时空观记一记1经典时空观(1)在经典力学中，物体的质量是不随速度的改变而改变的。 (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相同的。 2相对论时空观同一过程的位移和时间的测量与参考系有关，在不同的参考系中不同。 3经典力学有它的适用范围只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界。 试一试2下列说法正确的是()A牛顿运动定律就是经典力学B经典力学的基础是牛顿运动定律。