高一物理天体运动.

高一物理天体的运动一、考点探究：1、星球表面的重力加速度；2、天体质量、密度的求解计算问题；3、天体瓦解问题；4、线速度、角速度、周期、向心加速度（重力加速度）随半径（或高度）变化的关系型问题；5、卫星发射、运行过程中的超重、失重问题；6、第一宇宙速度的理解、推导问题；7、同步卫星问题；8、双星问题；9、卫星的变轨 二、重点与难点：1、开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨迹都是椭圆，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的面积相等。

3、开普勒第三定律：所有行星的轨迹的半长轴的立方跟它的公转周期的平方的比值都相等。

4、万有引力定律：宇宙间的一切物体都是互相吸引的，两个物体间的引力大小跟它们的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比；F=G221rm m ，式中G=6.67⨯1011-N·m 2/kg 2。

5、万有引力定律的适用条件：质点、质量分布均匀的球体，或物体之间的距离远大于物体大小时。

6、万有引力的特点：任何客观存在有质量的物体之间都有万有引力；万有引力是一对作用力与反作用力；通常情况下万有引力很小，只有质量巨大的星球或天体附近的物体间才有实际的物理意义。

7、万有引力与重力的关系：地球表面物体所受万有引力可以分解成为物体的重力和物体随地球自转的向心力；通常情况下，物体随地球自转的向心力很小，万有引力近似全部充当重力，即G 2r Mm=mg 。

8、天体运动：天体的运动可以近似看作匀速圆周运动，万有引力充当向心力，即F 向= G 221rmm 。

9、人造地球卫星：分为普通卫星、近地卫星和同步卫星。

10、天体运动的运算：可应用公式G 2rMm =m r v 2=m 2ωr=m 224T πr 计算天体的质量和密度，以及天体运动的线速度、角速度、周期、轨道半径之间的关系。

11、第一宇宙速度：卫星沿地球表面绕地球飞行的速度；又叫环绕速度；是卫星做匀速圆周运动的最大速度；是物体成为人造卫星的最小发射速度；v=gr =7.9km/s 。

12、第二宇宙速度：脱离地球束缚的最小速度；v=11.2km/s 。

13、第三宇宙速度：脱离太阳束缚的最小速度；v=16.7km/s 。

三、考点梳理1、基本方法：把天体运动近似看作圆周运动，它所需要的向心力由万有引力提供，Ｇr v m rMm 22=＝ｍω２ｒ＝ｍr T 224π2、估算天体的质量和密度由G 2rMm＝ｍr T 224π得：Ｍ＝2324Gt r π．即只要测出环绕星体M 运转的一颗卫星运转的半径和周期，就可以计算出中心天体的质量.由ρ＝V M ，Ｖ＝34πＲ３得： ρ＝3233R GT r π．R 为中心天体的星体半径。

特殊:当ｒ＝Ｒ时，即卫星绕天体M 表面运行时，ρ＝23GT π(2003年高考)，由此可以测量天体的密度. 3、行星表面重力加速度、轨道重力加速度问题表面重力加速度g 0,由02GMm mg R = 得：02GMg R= 轨道重力加速度g ，由2()GMm mg R h =+ 得：220()()GM R g g R h R h==++ 4、卫星的绕行速度、角速度、周期与半径的关系(1)由Ｇr v m rMm 22=得:ｖ＝r GM ；即轨道半径越大，绕行速度越小(2)由Ｇ2rMm ＝ｍω２ｒ得：ω＝3r GM ；即轨道半径越大，绕行角速度越小(3)由2224Mm G m r r T π=得：2T =.5、地球同步卫星所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，它的周期T ＝24h ．要使卫星同步，同步卫星只能位于赤道正上方某一确定高度h 。

由Ｇ2224()Mm m R h Tπ=+（Ｒ＋ｈ）得： h R ==3.6×104ｋｍ=5.6Ｒ；Ｒ表示地球半径。

题型1：概念理解题。

1、关于日心说被人们所接受的原因是（ ）A ．地球是围绕太阳运转的B ．太阳总是从东边升起，从西边落下C ．以地球为中心来研究天体的运动有很多无法解决的问题D ．以太阳为中心，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变的简单了2、苹果落向地球，而不是地球向上运动碰到苹果，发生这个现象的原因是（ ） A ．由于苹果质量小，对地球的引力小，而地球质量大，对苹果引力大造成的 B ．由于地球对苹果有引力，而苹果对地球无引力造成的C ．苹果与地球间的引力是大小相等的，由于地球质量极大，不可能产生明显的加速度D ．以上说法都不对3、关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是（ ）A ．第一宇宙速度又叫环绕速度B ．第一宇宙速度又叫脱离速度C ．第一宇宙速度跟地球的质量无关D ．第一宇宙速度跟地球的半径无关4、关于公式k TR =23中的常量k ，下列说法中正确的是（ ）A ．k 值是一个与行星或卫星无关的常量B ．k 值是一个与星球（中心天体）无关的常量C ．k 值是一个与星球（中心天体）有关的常量D ．对于所有星球（中心天体）的行星或卫星，k 值都相等5、人造卫星在环绕地球做圆周运动时，卫星中物体处于失重状态是指（ ） A ．不受地球重力，而只受向心力的作用 B ．失重状态是指物体失去地球的重力作用 C ．对支持它的物体的压力或拉力为零 D ．受到地球引力和离心力的合力为零6、为了估算一个天体的质量，需要知道绕该天体作匀速圆周运动的另一星球（或卫星）的条件是（ ） A ．质量和运行周期 B ．运转周期和轨道半径 C ．轨道半径和环绕速度 D ．环绕速度和运转周期7、同步卫星是指相对于地面不动的人造卫星（ ）A ．它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同的值B ．它可以在地面上任一点的正下方，但离地心的距离是一定的C ．它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的值D ．它只能在赤道的正上方，切离地心的距离是一定的8、关于人造卫星和宇宙飞船，下列说法正确的是（ ）A ．如果知道人造卫星的轨道半径和它的周期，再利用万有引力常量，就可以算出地球质量B ．两颗人造卫星，只要它们的运行速度相等，不管它们的质量、形状差别有多大，它们的运行速度相等，周期也相等C ．原来在同一轨道上沿同一方向运转的人造卫星一前一后，若要后一个卫星追上前一个卫星并发生碰撞，只要将后面一个卫星速率增大一些即可D ．一艘绕地球运转的宇宙飞船，宇航员从舱内慢慢走出，并离开飞船，飞船因质量减小，所受到的万有引力减小，故飞行速度减小9、人造地球卫星的轨道半径越大，则（ ）A ．速度越小，周期越小B ．速度越小，周期越大C ．速度越大，周期越小D ．速度越大，周期越大10、关于人造地球卫星及其中物体的超重、失重问题，下列说法正确的是（ ） A ．在发射过程中向上加速时产生超重现象 B ．在降落过程中向下减速时产生失重现象 C ．进入轨道时作匀速圆周运动，产生失重现象D ．失重是由于地球对卫星内物体的作用力减小而引起的11、地球做匀速圆周运动的人造地球卫星，卫星离地面越高，其线速度越________，角速度越_______，旋转周期越__________。

题型2：公式的转化和应用。

1、若有一艘宇宙飞船在某一行星表面做匀速圆周运动，已知其周期为T ，引力常量为G ，那么该行星的平均密度为（ ）A ．π32GTB ．24GTπ C ．π42GT D ．23GT π2、已知地球的质量为M ，月球的质量为m ，月球绕地球的轨道半径为r ，周期为T ，万有引力常量为G ，则月球绕地球运转轨道处的重力加速度大小等于（ ）A ．2r GmB ．2rGMC ．224T πD ．r T 224π地球半径为R ，地球附近的重力加速度为0g ，则在离地面高度为h 处的重力加速度是（ ） A ．()22h R g h + B ．()22h R g R + C ．()2h R Rg + D ．()2h R g +3、地球同步卫星距地面高度为h ，地球表面的重力加速度为g ，地球半径为R ,地球自转的角速度为ω，那么下列表达式表示同步卫星绕地球转动的线速度的是（ ） A ．ω)(h R v += B ．)/(h R Rg v +=C ．)/(h R g R v +=D ．32ωg R v =4、我国探月的“嫦娥工程”已经启动,在不久的将来,我国宇航员将登上月球.假如宇航员在月球上测得摆长为l 的单摆做小振幅振动的周期为T,将月球视为密度均匀、半径为r 的球体,则月球的密度是（ ） A ．23πGrTlB ．2π3GrTlC ．23π16GrTlD ．216π3GrTl5、质量为m 的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行，其运动视为匀速圆周运动。

已知月球质量为M ，月球半径为R ，月球表面重力加速度为g ，引力常量为G ，不考虑月球自转的影响，则航天器的（ ）A．线速度v =B ．角速度C．运行周期2T = D ．向心加速度2Gm a R =6、一颗卫星在行星表面上运行，如果卫星的周期为T ，行星的平均密度为ρ，试证明2T ρ是一个恒量。

7、太阳光到达地球需要的时间为500s ，地球绕太阳运行一周需要的时间为365天，试估算太阳的质量？8、一个人在某一星球上以速度V 竖直上抛一个物体，经时间t 落回抛出点。

已知该星球的半径为R ，若要在该星球上发射一颗靠近该星球运转的人造卫星，则该人造卫星的速度大小为多少?9、两个星球组成双星，它们在相互之间的万有引力作用下，绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动，现测得两个星球中心距离为R ，其运动周期为T ，求两个星球的总质量？10、已知地球半径为R ，地球表面重力加速度为g ，不考虑地球自转的影响。

（1）推导第一宇宙速度v 1的表达式；（2）若卫星绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距离地面高度为h ，求卫星的运行周期T 。

题型3：求值和求比值问题。

1、两行星的质量分别为1m 和2m ，绕太阳运行的轨道半径分别是1r 和2r ，若它们只要万有引力作用，那么这两个行星的向心加速度之比（ ）A ．1B ．1221r m r mC ．2122r r D ．2112r m rm2、设地球表面的重力加速度为0g ，物体在距离地心R 4（R 是地球半径）处，由于地球的作用产生的加速度为g ，则0/g g 为（ ）A ．1B ．g /1C ．1/4D ．1/163、两颗人造卫星A 、B 绕地球做圆周运动，周期之比为 A T ∶B T =1∶8，则轨道把轨道半径之比和运行速度之比分别为（ ）A ．A R ∶B R = 4∶1 A V ∶B V = 1∶2 B ．A R ∶B R = 4∶1 A V ∶B V = 2∶1C ．A R ∶B R = 1∶4 A V ∶B V = 1∶2D ．A R ∶B R = 1∶4 A V ∶B V = 2∶14、两颗行星的质量分别为m 1、m 2，它们绕太阳运转轨道的半长轴分别为R 1、R 2，如果m 1＝2m 2，R 1＝16R 2，那么，它们的运转周期之比T 1∶T 2＝ 。