2018-2019学年高中物理第5章万有引力与航天章末总结学案

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1、第5章万有引力与航天章末总结一、解决天体运动问题的思路解决天体运动的基本思路：(1)将天体运动视为匀速圆周运动．(2)万有引力提供向心力，根据已知条件灵活选择合适的表达式＝m＝mω2r＝mr.(3)关于地球卫星的问题，有时还会应用GM＝gR2做代换．例1　如图1所示，A是地球的同步卫星，另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地球表面的高度为h，已知地球半径为R，地球自转角速度为ω0，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心．图1(1)求卫星B的运行周期．(2)如果卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近(O、A

2、、B在同一直线上)，则至少经过多长时间，它们再一次相距最近？答案　(1)2π　(2)解析　(1)由万有引力定律和牛顿第二定律得G＝m(R＋h)①G＝mg②联立①②解得TB＝2π③(2)由题意得(ωB－ω0)t＝2π④由③得ωB＝⑤代入④得t＝.二、人造卫星各运动参量的分析由＝ma＝m＝mω2r＝mr得a＝，v＝，ω＝，T＝2π，即随着轨道半径的增大，卫星的向心加速度、线速度、角速度均减小，周期增大．例2　太阳系八大行星绕太阳运动的轨道可粗略地认为是圆，各行星的半径、日星距离和质量如下表所示：行星名称星球半径/106m日星距离/1

3、011m质量/1024kg水星2.440.580.33金星6.051.084.87地球6.381.506.00火星3.402.280.64木星71.47.781900土星60.2714.29569天王星25.5628.7186.8海王星24.7545.04102则根据所学的知识可以判断下列说法中正确的是(　　)A．太阳系的八大行星中，海王星的圆周运动速率最大B．太阳系的八大行星中，水星的圆周运动周期最大C．若已知地球的公转周期为1年，万有引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2，再利用地球和太阳间的距离，则可以求出太阳的

4、质量D．若已知万有引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2，并忽略地球的自转，利用地球的半径以及地球表面的重力加速度g＝10m/s2，则可以求出太阳的质量答案　C解析　设太阳的质量为M，行星的质量为m，轨道半径为r，运动周期为T，线速度为v.由牛顿第二定律得G＝m＝m()2r，知v＝，T＝＝2π，则行星的轨道半径越大，周期越大，线速度越小．所以海王星周期最大，水星线速度最大，选项A、B错误；由地球绕太阳公转的周期T，轨道半径R，可知G＝mR，解得太阳质量M＝，选项C正确；同时看出地球的重力加速度与太阳质量无关，选项D错误

5、.三、人造卫星的发射、变轨与对接1．发射问题要发射人造卫星，动力装置在地面处要给卫星一很大的发射初速度，且发射速度v＞v1＝7.9km/s，人造卫星做离开地球的运动；当人造卫星进入预定轨道区域后，再调整速度，使F引＝F向，即G＝m，从而使卫星进入预定轨道．2．变轨问题如图2所示，一般先把卫星发射到较低轨道1上，然后在P点点火，使卫星加速，让卫星做离心运动，进入轨道2，到达Q点后，再使卫星加速，进入预定轨道3.图2回收过程：与发射过程相反，当卫星到达Q点时，使卫星减速，卫星由轨道3进入轨道2，当到达P点时，再让卫星减速进入轨道1，

6、再减速到达地面．3．对接问题如图3所示，飞船首先在比空间站低的轨道运行，当运行到适当位置时，再加速运行到一个椭圆轨道．通过控制使飞船跟空间站恰好同时运行到两轨道的相切点，便可实现对接．图3例3　(多选)2016年中国发射了“天宫二号”空间实验室和“神舟十一号”载人飞船.2017年4月中国发射的“天舟一号”货运飞船与“天宫二号”交会对接．长征运载火箭将天宫二号送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上，B点距离地面的高度为h，地球的中心位于椭圆的一个焦点上．“天宫二号”飞行几周后进行变轨进入预定圆轨道，如图4所示．已知“天宫二号”在预

7、定圆轨道上飞行n圈所用时间为t，引力常量为G，地球半径为R.则下列说法正确的是(　　)图4A．“天宫二号”从B点沿椭圆轨道向A点运行的过程中，引力为动力B．“天宫二号”在椭圆轨道的B点的向心加速度大于在预定圆轨道上B点的向心加速度C．“天宫二号”在椭圆轨道的B点的速度大于在预定圆轨道上的B点的速度D．根据题目所给信息，可以计算出地球质量答案　AD解析　“天宫二号”从B点沿椭圆轨道向A点运行的过程中，速度在变大，故受到的地球引力为动力，所以A正确．在B点“天宫二号”产生的加速度都是由万有引力产生的，因为同在B点万有引力大小相等，故

8、不管在哪个轨道上运动，在B点时万有引力产生的向心加速度大小相等，故B错误．“天宫二号”在椭圆轨道的B点加速后做离心运动才能进入预定圆轨道，故“天宫二号”在椭圆轨道的B点的速度小于在预定圆轨道的B点的速度，故C错误．“天宫二号”在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t，