重庆市万州区龙宝中学高考物理总复习 第4章 第3讲 万有引力与航天课件
)．
A．公式中的 m0 是物体以速度 v 运动时的质量 B．当物体的运动速度 v>0 时，物体的质量 m>m0，即物体的质 量改变了，故经典力学不适用，是不正确的
C．当物体以较小速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理
论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，
故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动
注意万有引力公式 提示 的适用条件.
解析 万有引力公式 F＝ Gmr1m2 2，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．当两个物体的距离趋近于 0 时，两个物体就不能视为质点 了，万有引力公式不再适用．两 物体间的万有引力也符合牛顿 第三定律．公式中引力常量 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．故正确答案为 C. 答案 C
◆ 01抓住四个考点◆
【知识存盘】
1．第一宇宙速度又叫环绕速度． 推导过程为：由 mg＝mRv2＝GRM2m得： v＝ GRM＝ gR＝____7_.9____ km/s.
2．第一宇宙速度是人造地球卫星在__地_面__附__近____环绕地 球做匀速圆周运动时具有的速度． 3．第一宇宙速度是人造卫星的_最__大__环__绕__速度，也是人 造地球卫星的__最__小__发_射___速度.
◆ 01抓住四个考点◆
考纲点击 3.第二宇宙速度和第三宇宙速度
【思维驱动】
如图所示是牛顿研究抛体运动时绘制的一幅草图，以不同速
度抛出的物体分别沿 a、b、c、d 轨迹运 动，其中 a 是一段曲线，b 是贴近地球表 面的圆，c 是椭圆，d 是双曲线的一部分．已 知引力常量为 G、地球质量为 M、半径为 R、地球附近的重力加速度为 g.以下说法 中正确的是( )． A．沿 a 运动的物体初速度一定小于 gR
D．通常由于物体的运动速度太小，故质量的变化引不起我们的
感觉．在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化
◆ 01抓住四个考点◆
【知识存盘】
1．经典时空观
(1)在经典力学中，物体的质量是不随_运__动___状__态___而改变的．
必修二 第四章 曲线运动 万有引力与航天
第3讲 万有引力与航天
第3讲 万有引力
与航天
抓住 四个 考点
1.万有引力定律及其应用 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 状元微博
突破 四个 考向
1.万有引力定律的应用 2.对宇宙速度的理解及计算 3.天体运动中的基本参量的求解及比较 4.有关万有引力相关参量的估算问题
N·m2/kg2. 3．适用条件 (1)公式适用于__质__点___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__两__球__心__间___的距离.
思考：引力常量由卡文迪许扭秤实验测定.（ ）
◆ 01抓住四个考点◆
考纲点击 2.环绕速度
B．沿 b 运动的物体速度大于
GM R
C．沿 c 运动的物体初速度一定大于第二宇宙速度
D．沿 d 运动的物体初速度一定大于第三宇宙速度
◆ 01抓住四个考点◆
【知识存盘】
1体．挣第脱二_地宇__球宙__速_引度力(脱束离缚速的度最)小：发v2射＝速__1度_1_.2．__ km/s，使物 2．第三宇宙速度(逃逸速度)：v3＝__1_6_._7_ km/s，使物 体挣脱_太__阳___引力束缚的最小发射速度．
【思维驱动】
关于地球的第一宇宙速度， 下列表述正确的是( )． A．第一宇宙速度又叫脱离 速度
B．第一宇宙速度又叫环绕 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
解析 由于对第一宇 宙速度与环绕速度两 个概念识记不准，造 成误解，其实第一宇 宙速度是指最大的环 绕速度． 答案 B
◆ 01抓住四个考点◆
考纲点击 1.万有引力定律及其应用
【思维驱动】
关于万有引力公式 F＝Gmr1m2 2， 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01抓住四个考点◆
【知识存盘】
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__正__比__， 与它们之间距离r的平方成_反__比____．
2．表达式：F＝_G___m_r1_m2__2__，G为引力常量：G＝6.67×10－11
解析 三个 疑难
疑难突破2 卫星的运行问题 1.卫星的变轨问题 2.近地卫星、赤道上物体及同步卫星的 运行问题
3.双星模型
备选视频展台 显示/隐藏
随堂 基础训练
• 第四章 曲线运动 万有引力与航天 • 备选多媒体展台 • 1.蜡块在运动细管中的上浮 • 2.运动的合成与分解（小船过河） • 3.钢球做曲线运动的方向 • 4.曲线运动的方向(割线和切线) • 5.平抛运动的研究 6.平抛运动的剖析 • 7.平抛运动的性质 8.飞机投弹 • 9.飞机连续投弹闪光照片分析 • 10.同一高度平抛物体的运动与自由落体运动等时性演示实验 • 11.根据平抛轨迹计算平抛初速度 • 12.匀速圆周运动的向心加速度 • 13.皮带传动的动力学特点 • 14.汽车匀速过凸桥的径向动力学分析 • 15.汽车过凹桥最低点的动力学 分析 • 16.火车拐弯时的向心力分析 • 17.开普勒行星运行定律 • 18.地面重物所受重力和地球引力间的关系 • 19.地球同步卫星 • 20.根据近地卫星的周期判断行星的密度
●特别提醒 (1)两种周期——自转周期和公转周期的不同 (2)两种速度——环绕速度与发射速度的不同，最大的 环绕速度等于最小的发射速度． (3)两个半径——天体半径R和卫星轨道半径r不同.
◆ 01抓住四个考点◆
考纲点击 4.经典时空观和相对论时空观
【思维驱动】
关于公式 m＝
m1－0 vc22，下列说法中正确的是(
2019-2020年高考物理一轮复习第四章曲线运动万有引力与航天4万有引力定律及其应用课件
基础夯实 自我诊断
3.2016年9月17日,“天宫二号”发射成功,10月17日,神舟11号飞
船载着航天员景海鹏、陈冬成功发射,顺利与“天宫二号”对接。
若“天宫二号”空间实验室质量为m,距地面高度为h,地球质量为
M,半径为R,引力常量为G,则飞船所在处的重力加速度大小为( )
A.0 C.(RGM+hm)2
了在地外天体表面软着陆和探测活动。设月球半径为R0,月球表面
处 度重 之力 比加 为速g =度6,为则地g0。 球地 和球 月和 球的月密球的 度之半径 比之ρ 为比(为RR0=)4,表面重力加速
g0
ρ0
A.23
B.32
C.4
D.6
关闭
设星球的密度为
ρ,由
G���������������2���'=m'g 得
-13-
考点一 考点二 考点三
2.(多选)如图所示,近地人造卫星和月球绕地球的运行轨道可视 为圆。设卫星、月球绕地球运行周期分别为T卫、T月,地球自转周 期为T地,则( )
A.T卫<T月 B.T卫>T月
关闭
设 r 同近和C.地Tr卫卫月<,因星T地、r地月>球Dr 同同.T>步卫r=卫轨T,由地道开卫普星勒和第月三球定绕律地������������运32=行k 可的知轨,道T 月分>别T 同为>Tr 卫卫、, 又同步卫星的周期 T 同=T 地,故有 T 月>T 地>T 卫,选项 A、C 正确。 关闭
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
������ 3 ������ 2
=k,k
是一个与行星
无关的常量
高考物理总复习第4章曲线运动万有引力与航天第4课时万有引力与航天课件教科版
C
核心探究
分类探究·各个击破
考点一 万有引力定律的理解与应用
1.万有引力的计算
公式F=G m 1 m 2 适用于质点、均匀介质球体或球壳之间万有引力的计算.当两 物体为均质r 2球体或球壳时,可以认为匀质球体或球壳的质量集中于球心,r为
两球心的距离,引力的方向沿两球心的连线.
2.天体表面重力加速度的计算
【针对训练】(2018·江苏仪征中学模拟)离地面高度 h 处的重力加速度是地
球表面重力加速度的 1 ,则高度 h 是地球半径的( D ) 2
A.2 倍 C. 2 倍
B. 1 2
D.( 2 -1)倍
解析:设地球的质量为 M,某个物体的质量为 m,物体在地球表面有 G Mm =mg, R2
在离地面 h 高处轨道上有 G Mm =m g ,联立得 h=( (R h)2 2
重力,得
GM 地m R地2
=mg,解得
M 地=
gR地2 G
,能求出地球质量;对于选项
B,设卫星质
量为 m,根据万有引力提供向心力得 G M地m =m v2 ,而人造卫星在地面附近绕
r2
r
地球做圆周运动的周期 T= 2πr ,两式联立解得 M 地= v3T ,能求出地球质量;对
v
2πG
于选项
C,由
G
M 地m月 r2
D.地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离
〚核心点拨〛 (1)不考虑地球自转时,地球表面的物体受到的重力等于地球 对它的万有引力. (2)行星绕恒星做圆周运动所需向心力由万有引力提供,只能求出恒星质量, 不能求出行星的质量.
解析:对于选项 A,设相对地面静止的某一物体的质量为 m,根据万有引力等于
2021届高考物理总复习第四章第3讲万有引力与航天新人教版
2021届高考物理总复习第四章第3讲万有引力与航天新人教版1．两颗人造卫星运动的轨迹差不多上圆，若轨道半径分别为r 1、r 2，向心加速度分别为a 1、a 2，角速度分别为ω1、ω2，则( )． A.a 1a 2＝r 21r 22B.a 1a 2＝r 1r 2C.ω1ω2＝ r 1r 2 D.ω1ω2＝ r 32r 31 解析 依照万有引力提供向心力有G Mm r2＝mω2r ＝ma ，整理得ω＝GM r 3，a ＝GMr2.因此，a 1a 2＝r 22r 21，ω1ω2＝ r 32r 31，D 项正确． 答案 D2．如图1所示，在圆轨道上运行的国际空间站里，一宇航员A 静止(相关于空间舱)“站”在舱内朝向地球一侧的“地面”B 上．则下列说法中正确的是( )．图1A ．宇航员A 不受重力作用B ．宇航员A 所受重力与他在该位置所受的万有引力相等C ．宇航员A 与“地面”B 之间的弹力大小等于重力D ．宇航员A 将一小球无初速度(相对空间舱)开释，该小球将落到“地面”B 上 解析 宇航员所受的万有引力等于该处宇航员的重力，万有引力提供该处做圆周运动的向心力，A 错误、B 正确；宇航员处于完全失重状态，和“地面”B 间没有相互作用，C 错误；将一小球无初速度开释，小球相对空间舱静止，可不能落到“地面”B 上，D 错误． 答案 B3．关于围绕地球运行的卫星，下列说法正确的是( )A ．分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，不可能具有相同的周期B ．沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速率C ．在赤道上空运行的两颗地球同步卫星，它们的轨道半径有可能不同D ．沿不同轨道通过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面一定会重合解析 由开普勒第三定律可知A 错误；沿椭圆轨道运行的卫星在关于长轴对称的两点速率相等，故B 正确；所有同步卫星的轨道半径均相等，故C 错误；沿不同轨道运行的卫星，其轨道平面只要过地心即可，不一定重合，故D 错误． 答案 B4．一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，假如该卫星变轨后仍做匀速圆周运动，动能减小为原先的14，不考虑卫星质量的变化，则变轨前后卫星的( )．A ．向心加速度大小之比为4∶1B ．角速度之比为2∶1C ．周期之比为1∶8D ．轨道半径之比为1∶2 解析 依照E k ＝12mv 2得v ＝2E km ，因此卫星变轨前、后的速度大小之比为v 1v 2＝21.依照G Mm r 2＝m v 2r ，得卫星变轨前、后的轨道半径之比为r 1r 2＝v 22v 21＝14，选项D 错误；依照G Mm r 2＝ma ，得卫星变轨前、后的向心加速度大小之比为a 1a 2＝r 22r 21＝161，选项A 错误；依照G Mm r 2＝mω2r ，得卫星变轨前、后的角速度之比为ω1ω2＝r 32r 31＝81，选项B 错误；依照T ＝2πω， 得卫星变轨前、后的周期之比为T 1T 2＝ω2ω1＝18，选项C 正确．答案 C5．今年4月30日，西昌卫星发射中心发射的中圆轨道卫星，其轨道半径为2.8×107m ．它与另一颗同质量的同步轨道卫星(轨道半径为4.2×107m)相比( )． A ．向心力较小 B ．动能较大C ．发射速度差不多上第一宇宙速度D ．角速度较小解析 由F 向＝F 万＝G Mm R2知，中圆轨道卫星向心力大于同步轨道卫星(G 、M 、m 相同)，故A 错误．由E k ＝12mv 2，v ＝GM R ，得E k ＝GMm2R，且由R 中<R 同知，中圆轨道卫星动能较大，故B正确．第一宇宙速度是最小的卫星发射速度，故C错误．由ω＝GMR3可知，中圆轨道卫星角速度大，故D错误．答案 B6．我国发射的“天宫一号”和“神舟八号”在对接前，“天宫一号”的运行轨道高度为350 km，“神舟八号”的运行轨道高度为343 km.它们的运行轨道均视为圆周，则( ) A．“天宫一号”比“神舟八号”速度大B．“天宫一号”比“神舟八号”周期长C．“天宫一号”比“神舟八号”角速度大D．“天宫一号”比“神舟八号”加速度大解析用万有引力定律处理天体问题的差不多方法是：把天体的运动看成圆周运动，其做圆周运动的向心力由万有引力提供．G Mmr2＝mv2r＝mrω2＝mr⎝⎛⎭⎪⎫2πT2＝m(2πf)2r＝ma，只有B正确．答案 B7．“嫦娥二号”卫星发射后直截了当进入近地点高度200千米、远地点高度约38万千米的地月转移轨道直截了当奔月，如图2所示．当卫星到达月球邻近的特定位置时，卫星就必须“急刹车”，也确实是近月制动，以确保卫星既能被月球准确捕捉，又可不能撞上月球，并由此进入近月点100千米、周期12小时的椭圆轨道a.再通过两次轨道调整，进入100千米的极月圆轨道b，轨道a和b相切于P点．下列说法正确的是( )图2A．“嫦娥二号”卫星的发射速度大于7.9 km/s，小于11.2 km/sB．“嫦娥二号”卫星的发射速度大于11.2 km/sC．“嫦娥二号”卫星在a、b轨道通过P点的速度v a＝v bD．“嫦娥二号”卫星在a、b轨道通过P点的加速度分别为a a、a b，则a a<a b解析：“嫦娥二号”卫星的发射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间，A项正确、B项错误；“嫦娥二号”卫星在a轨道通过P点时减小卫星速度，卫星即可由椭圆轨道a变为圆轨道b，故v a>v b，但万有引力相同，加速度相同，C、D错误．答案：A8．北京航天飞行操纵中心对“嫦娥二号”卫星实施多次变轨操纵并获得成功．首次变轨是在卫星运行到远地点时实施的，紧随其后进行的3次变轨均在近地点实施．“嫦娥二号”卫星的首次变轨之因此选择在远地点实施，是为了抬高卫星近地点的轨道高度．同样的道理，要抬高远地点的高度就需要在近地点实施变轨．图3为“嫦娥二号”某次在近地点A 由轨道1变轨为轨道2的示意图，下列说法中正确的是( )．图3A ．“嫦娥二号”在轨道1的A 点处应点火加速B ．“嫦娥二号”在轨道1的A 点处的速度比在轨道2的A 点处的速度大C ．“嫦娥二号”在轨道1的A 点处的加速度比在轨道2的A 点处的加速度大D ．“嫦娥二号”在轨道1的B 点处的机械能比在轨道2的C 点处的机械能大 解析 卫星要由轨道1变轨为轨道2需在A 处做离心运动，应加速使其做圆周运动所需向心力m v 2r 大于地球所能提供的万有引力G Mm r 2，故A 项正确，B 项错误；由G Mmr2＝ma 可知，卫星在不同轨道同一点处的加速度大小相等，C 项错误；卫星由轨道1变轨到轨道2，反冲发动机的推力对卫星做正功，卫星的机械能增加，因此卫星在轨道1的B 点处的机械能比在轨道2的C 点处的机械能小，D 项错误． 答案 A9．如图4所示，地球赤道上的山丘e 、近地资源卫星p 和同步通信卫星q 均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动．设e 、p 、q 的圆周运动速率分别为v 1、v 2、v 3，向心加速度分别为a 1、a 2、a 3，则( )．图4A ．v 1>v 2>v 3B ．v 1<v 3<v 2C ．a 1>a 2>a 3D ．a 1<a 3<a 2解析 由题意可知：山丘与同步卫星角速度、周期相同，由v ＝ωr ，a ＝ω2r 可知v 1<v 3、a 1<a 3；对同步卫星和近地资源卫星来说，满足v ＝GM r 、a ＝GMr2，可知v 3<v 2、a 3<a 2，对比各选项可知B 、D 正确． 答案 BD10．北斗导航系统又被称为“双星定位系统”，具有导航、定位等功能．“北斗”系统中两颗工作卫星1和2均绕地心O 做匀速圆周运动，轨道半径均为r ，某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的A 、B 两位置，如图5所示．若卫星均顺时针运行，地球表面处的重力加速度为g ，地球半径为R ，不计卫星间的相互作用力．以下判定正确的是( )．图5A ．两颗卫星的向心加速度大小相等，均为R 2gr2B ．两颗卫星所受的向心力大小一定相等C ．卫星1由位置A 运动到位置B 所需的时刻可能为7πr3Rr gD ．假如要使卫星1追上卫星2，一定要使卫星1加速 答案 AC11．宇航员站在一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出一小球．通过时刻t ，小球落到该星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为L .若抛出时初速度增大到原先的2倍，则抛出点与落地点之间的距离为3L .已知两落地点在同一平面上，该星球的半径为R ，万有引力常量为G .求该星球的质量M . 解析设抛出点的高度为h ，第一次平抛的水平射程为x ，起初速度变为原先2倍时，水平射程为2x ，如图所示． 由几何关系可知：L 2＝h 2＋x 2①(3L )2＝h 2＋(2x )2② ①②联立，得：h ＝33L 设该星球表面的重力加速度为g 则竖直方向h ＝12gt 2③又因为GMmR 2＝mg ④ 由③④联立，得M ＝23LR23Gt 2答案 23LR 23Gt212．宇宙中存在一些离其他恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用．现已观测到稳固的三星系统存在两种差不多的构成形式：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星在同一半径为R 的圆轨道上运行；另一种形式是三颗星位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆轨道运行．设每个星体的质量均为m ，引力常量为G .(1)试求第一种形式下，星体运动的线速度大小和周期；(2)假设两种形式星体的运动周期相同，第二种形式下星体之间的距离应为多少？解析 (1)第一种形式下，由万有引力定律和牛顿第二定律得G m 2R 2＋Gm 22R2＝m v 2R，解得v ＝5Gm4R， 故周期T ＝2πRv＝4πRR5Gm. (2)第二种形式下，设星体之间的距离为L ，由万有引力定律和牛顿第二定律得2G m 2L 2cos 30°＝m L 2cos 30°ω2 而角速度ω＝2πT，解得L ＝ 312R 35.答案 (1)5Gm4R4πR R5Gm (2) 312R 35。
高三年级一轮复习,第四章,曲线运动, 万有引力与航天, 全章课件
•图411
解析
选A 质点做匀变速曲线运动，所 以加速度不变；由于在D点速度方 向与加速度方向垂直，则在C点时 速度方向与加速度方向的夹角为钝 角，所以质点由C到D速率减小，所 以C点速率比D点大。
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考点二：运动的合成与
分解的应用
1．合运动与分运动的关系 (1)等时性：各个分运动与合运动总是同时开始，同时结束，经 历时间相等(不同时的运动不能合成)。 (2)等效性：各分运动叠加起来与合运动有相同的效果。 (3)独立性：一个物体同时参与几个运动，其中的任何一个都会 保持其运动性质不变，并不会受其他分运动的干扰。虽然各分 运动互相独立，但是它们共同决定合运动的性质和轨迹。 2．运动的合成与分解的运算法则 运动的合成与分解是指描述运动的各物理量，即位移、速度、 加速度的合成与分解，由于它们均是矢量，故合成与分解都遵 守平行四边形定则。 3．合运动性质的判断 (1)a恒定为匀变速运动，a变化为非匀变速运动 (2)a与v共线做直线运动，不共线做曲线运动
把握考情
Ⅰ 选择、 计算
三、圆周运动
匀速圆周运动的向心 力 离心现象
Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅰ Ⅰ
平抛运动的规律 及其研究方法，圆周 运动的角速度、线速 度和向心加速度，万 有引力定律及其应用 是本章的命题热点， 题型有选择题，也有 计算题。
四、万有引力定 律及其应用
万有引力定律及其应 用 环绕速度
选择、 计算 明 热 点
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考点一：物体做曲线运动的 条件与轨迹分析
曲线运动的特点 曲线运动的条件
内容
物体在某一点的速度沿曲线上该 物体所受合力的方向与它的速度方向 点的切线方向 不在同一直线上 ①速度方向时刻在变化，所以曲 线运动一定是变速运动 ①合力指向曲线的凹侧，所以合力与 速度分居曲线两侧 ②速度大小可以不变，相应的动 能就不变，如匀速圆周运动 ②合力可以是不变的，如平抛运动中 ③加速度可以是不变的，即物体 物体的合力为重力，大小、方向都 不变 做匀变速曲线运动，如平抛 运动 ③合力可以是变化的，如匀速圆周运 ④加速度可以是变化的，即物体 动中物体的合力为向心力，方向时 刻在变化 做非匀变速曲线运动，如匀 速圆周运动
高考物理一轮复习：4-4《万有引力与航天》ppt课件
基础自测 教材梳理
基础自测
教材梳理
பைடு நூலகம்
1．(开普勒三定律的理解)火星和火木星星和沿木星在椭圆轨道上运行，太阳位
各自的椭圆轨道绕太阳运行，根于据椭开圆普轨道的一个焦点上，选项 A错误；
勒行星运动定律可知
由(于火C 星) 和木星在不同的轨道上运行，
A．太阳位于木星运行轨道的中且心是椭圆轨道，速度大小不断变化，火 B始．终火相星等和木星绕太阳运行速度内星 选的容和 项大木小B星错的误运；行由速开度普大勒小第不三一定定律相可等知，， C．火星与木星公转周期之比的Ta平3火火2 ＝方Ta等3木2木＝k，即TT2火 木2 ＝aa3火 3木，选项 C 正确；
基础自测 教材梳理
基础自测
教材梳理
2.(万有引力定律的理解)(多选)如图所 示，P、Q为质量均为m的两个质点， 分别置于地球表面上的不同纬度上，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，内则容下
列说法正确的是
( AC )
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
高基三础自物测理一轮复习
教材梳理
第四章
曲线运动
万有引基础力自测与航天 教材梳理
高考物理二轮复习课件第四章万有引力与航天PPT
【解析】选D。题目未说明是同步卫星,故周期不一定是24 h,A错;b轨道的
卫星速度方向始终在变化,所以速度一定在变化,B错;c轨道是一个椭圆轨道,
由牛顿第二定律和万有引力公式,有
mM v2
G R2
m R
,化简得v2= G M
R
,故当卫星转动
时,若半径变化,则卫星速度也发生变化,C错;由万有引力公式F=
【解析】选B。卫星绕土星运动,土星的引力提供卫星做圆周运动的向心力,
设土星质量为M:
GRM2mm4T22 R ,解得M=
4 2R 3 GT2
。代入计算可得:
M= 43.142(1.2106103)3 kg=5×1026 kg,故B正确,A、C、D错误。
6.671011(16243600)2
【精练题组通关】 1.(2020·台州模拟)假设地球可视为质量均匀分布的球体,已知地球表面的重 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,引力常数 为G,则地球的密度为 ( )
A．3G(gT02g0g) C．G3T2
B．GT23(gg00g)
D．
3g0 GT2g
【解析】选B。在两极,引力等于重力,设地球半径为R,由万有引力定律可知:
GMm
R2
=mg0,在地球的赤道上:G
Mm R2
-mg=m ( 2 ) 2 R,地球的质量:M= 4
T
3
πR3ρ,
联立三式可得:ρ= 3g0 ,选项B正确。
四、经典时空观和相对论时空观 1.经典时空观:空间、时间是独立于物体及其运动而存在的。 2.相对论时空观:物体占有的空间以及物理过程、化学过程,甚至还有生命过 程的持续时间,都与它们的_运__动__状__态__有关。
高三物理一轮复习 第4章 曲线运动 万有引力与航天 4
[填一填] 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T＝24 h＝86 400
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
Mm r2
＝m
4π2 T2
r得r＝
3
GMT2 4π2
＝4.24×104
这是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，若 _1_6._7_ v≥16.7 km/s，物体将脱离太阳引力束缚在_宇__宙__空__间_
运行(逃逸速度)
[练一练] (2015·汕头高三上学期质检)a、b、c、d是在地球大气层 外的圆形轨道上运行的四颗人造卫星．其中a、c的轨道相交于 P，b、d在同一个圆轨道上，b、c轨道在同一平面上．某时刻 四颗卫星的运行方向及位置如图所示．下列说法中正确的是
(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___．
3．三种宇宙速度比较
宇宙 数值 速度 (km/s)
意义
()
A．a、c的加速度大小相等，且大于b的加速度 B．b、c的角速度大小相等，且小于a的角速度 C．a、c的线速度大小相等，且小于d的线速度 D．a、c存在在P点相撞的危险 【解析】 由GMr2m＝mvr2＝mrω2＝mr4Tπ22＝ma，可知B、 C、D错误，A正确．
【答案】 A
知识点三 相对论简介
km，卫星离地面高度h＝r－R≈6R(为恒量)．
(5)速率一定：运动速度v＝2πr/T＝3.07 km/s(为恒量)．
高考物理一轮总复习 4.4万有引力与航天课件
第四章 曲线运动 万有引力与航天
第4讲 万有引力与航天
主干梳理•激活思维
知识点一 开普勒行星运动定律 Ⅰ 1.定律内容 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 在相等的时间扫过相等的 面积 。
做匀速圆周运动时具有的速度。 3．第一宇宙速度是人造卫星的最小 发射 速度，也是人造
卫星的最大 环绕 速度。
4．第一宇宙速度的计算方法。
(1)由GMRm2 ＝mvR2，解得：v＝
GM R；
(2)由mg＝mvR2解得：v＝ gR 。
知识点四 第二宇宙速度和第三宇宙速度 Ⅰ 1.第二宇宙速度(脱离速度) 使物体挣脱 地球 引力束缚的最小发射速度，其数值为 11.2 km/s。 2．第三宇宙速度(逃逸速度) 使物体挣脱 太阳 引力束缚的最小发射速度，其数值为16.7 km/s。
答案：D
感悟深化 1. 万有引力定律中的r趋向于零时，引力F是否趋向于无穷 大？为什么？
答案：不是。不能将公式F＝
Gm1m2 r2
中r作为纯数学问题处
理而违背物理事实。当物体间的距离r趋近于零时，物体不可以
看做质点，公式不再适用。
2. 如何理解第一宇宙速度？
答案：(1)第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度，卫星 离地面越高，卫星所需要的发射速度越大。
1－vc22 ；
(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 不同 的。
对点激活 1. [对万有引力定律的理解]下列关于万有引力定律的说法中 正确的是( ) A. 万有引力定律是牛顿发现的 B. F＝Gm1m2/r2中的G是一个比例常数，它和动摩擦因数一 样是没有单位的 C. 万有引力定律公式只是严格适用于两个质点之间 D. 由公式可知，当r→0时，F→∞
重庆市万州区龙宝中学高考物理总复习 第4章 第3讲 万有引力与航天课件
D．通常由于物体的运动速度太小，故质量的变化引不起我们的
感觉．在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化
◆ 01抓住四个考点◆
【知识存盘】
1．经典时空观
(1)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m0质量是随物体运动速度的增大而__增__大___
当 ⇒v减小
r 增
⇒ω减小
大 ⇒T增大
时 ⇒an减小
◆ 01抓住四个考点◆
2．同步卫星的五个“一定”
与地球自转周期相同，即T＝24 h.
与地球自转的角速度相同. 由 GRM＋mh2＝m4Tπ22(R＋h)得同步 卫星离地面的高度 h＝ 3 G4MπT2 2－R. v＝ RG＋Mh.
轨道平面与赤道平面共面．
审题导析
1.地球球心处的物体所受 地球的万有引力为零. 2.地面下深为d处的物体受 厚度为d的地球壳的万有 引力为零.
地球的另一部分对此物体
的万有引力产生了重力加 速度.
◆02突破四个考向◆
【以题说法】
计算重力加速度的方法 (1)在地球表面附近的重力加速度 g 不考虑地球自转： mg＝GmRM2 ，得 g＝GRM2
●特别提醒 (1)两种周期——自转周期和公转周期的不同 (2)两种速度——环绕速度与发射速度的不同，最大的 环绕速度等于最小的发射速度． (3)两个半径——天体半径R和卫星轨道半径r不同.
◆ 01抓住四个考点◆
考纲点击 4.经典时空观和相对论时空观
【思维驱动】
关于公式 m＝
中物理必修教课件万有引力与航天太阳与行星间的引力万有引力定律PPT课件
k
R3 T2
➢ 问行题星探为究什: 么绕太阳如此和 谐而又有规律地做椭圆运
动？
科 学 足 迹 伽利
略
笛卡 尔
一切物体都有合并的趋势。
行星的运动是受到了来自
太阳的类似于磁力的作用 ，
与距离成反比。
开普勒
在行星的周围有旋转的物质
(以太)作用在行星上，使得
行星绕太阳运动
行星的运动是太阳吸引的缘
故，并且力的大小与到太阳
知识回顾：开普勒三定律
开普勒第一定律——轨道定律
所有行星都分别在大小不同的椭圆轨道上 围绕太阳运动， 太阳是在这些椭圆的一个焦点上;
开普勒第二定律——面积定律
对每个行星来说，太阳和行星的连线 在相等的时间扫过相等的面积;
b
太
行 星
阳
a
开普勒第三定律——周期定律
所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公 转周期的二次方的比值都相等.
F m r2
关系式中m是 受力天体还是 施力天体的质 量？
结论：太阳对行星的引力跟受力 星体的质量成正比，与行星、太 阳距离的二次方成反比.
➢ 行星对太阳的引力:
F m r2
太阳对行星的引力跟受 力星体的质量成正比， 与行星、太阳距离的二 次方成反比.
类 比
牛
法三
F'
M r2
行星对太阳的引
力F′跟太阳的质
距离的平方成反比。
胡克
当年牛顿在前人研Βιβλιοθήκη 的➢ 牛顿：基础上，并凭借其超凡 的数学能力和坚定的信
牛顿 (1643—1727)念，深入研究，最终发 现了万有引力定律。
英牛国顿著在名1的676物年理给学友家人的信
中写道：