2013届高考物理考纲专项复习课件：万有引力与航天(21张)

《2013届高考物理考纲专项复习课件：万有引力与航天(21张)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、考点1天体的运动——开普勒行星运动规律学案4万有引力与航天1.开普勒第一定律说明了不同行星绕太阳运动时的椭圆轨道是不同的。2.开普勒第二定律说明行星在近日点的速率大于在远日点的速率，从近日点向远日点运动时速度变小，从远日点向近日点运动时速率变大。3.开普勒第三定律(1)表达式a3/T2=k，其中a是椭圆轨道的半长轴，T为公转周期，k是与太阳质量有关而与行星无关的常量。(2)由于行星的椭圆轨道都跟圆近似，在近似的计算中，可以认为行星都以太阳为圆心做匀速圆周运动，在这种情况下，若用R代表轨道半径，T代表周期，开普勒第三定律可以写成R3/T2

2、=k。(3)开普勒定律不仅适用于行星，也适用于卫星，只不过此时a3/T2=k′，比值k′是由行星的质量所决定的另一常量，与卫星无关。例如地球绕太阳运转时的常数k1与月亮绕地球运转时的常数k2是不同的。典例一开普勒定律的应用【例1】理论证明开普勒第三定律不仅适用于行星绕太阳的运动，而且也适用于卫星绕行星的运动，只不过此时a3/T2=k′中的常量k′与行星绕太阳运动中的常量k不一样。已知月球绕地球运转的半径为地球半径的60倍，运行周期为27天，应用开普勒第三定律计算，在地球赤道上空多高处的卫星可以随地球一起转动，就像是留在天空中不动一样。(

3、已知地球半径为6.4×103km)本题所述的卫星是地球同步卫星，利用万有引力定律和卫星运动知识，同样可以求出。同学们可以一试。【解析】设月球和人造地球卫星绕地球公转的周期分别为T1、T2，轨道半径分别为R1、R2，由开普勒第三定律可得：R13/R23=T12/T22，所以R2=(T2/T1)2/3·R1,R2=(1/27)2/3×60R地≈4.27×104km，卫星在地球轨道上方的高度h=R2-R地=3.63×104km。【答案】3.63×104km1地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆。天文学家哈雷曾经在1682

4、年跟踪过一颗彗星，他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍(如图所示)，并预言这颗彗星将每隔一定时间就会出现，哈雷的预言得到证实，该彗星被命名为哈雷彗星，哈雷彗星最近出现的时间是1986年，请你估算，它下次飞近地球是哪一年？【答案】2062年1.当物体在赤道上时，F，mg，F向三力同向，此时F向达到最大值F向max=mR2，重力加速度达到最小值gmin=(F-F向)/m=GM/R2-R2。2.当物体在两极的极点时，F向=0，F=mg，此时重力等于万有引力，重力加速度达到最大值，此最大值为gmax=GM/R2因地球自转角速

5、度很小，GMm/R2》mR2,所以在一般情况下进行计算时认为mg=GMm/R2。考点2万有引力定律一、重力和万有引力的关系在地球表面上的物体所受的万有引力F可以分解成物体所受的重力mg和随地球自转而做圆周运动的向心力F向，如图所示。其中F=GMm/R2，而F向=mR2。二、求星球表面和某高度处的重力加速度1.求星球表面的重力加速度在星球表面处万有引力等于或近似等于重力，则：GMm/R2=mg，所以g=GM/R2(R为星球半径，M为星球质量)。由此推得两个不同天体表面重力加速度的关系为g1/g2=(R22/R12)·(M1/M2)。2

6、.求某高度处的重力加速度若设离星球表面高h处的重力加速度为gh，则：GMm/(R+h)2=mgh，所以gh=GM/(R+h)2,可见随高度的增加重力加速度逐渐减小。由以上推得星球表面和某高度处的重力加速度关系为gh/g=R2/(R+h)2。万有引力的特点(1)普遍性：任何客观存在的物体间都存在着相互作用的吸引力，即“万有引力”。(2)相互性：两物体间的万有引力是一对作用力和反作用力，它们的大小相等、方向相反，分别作用在两个物体上。(3)宏观性：在通常情况下，万有引力非常小，只有在质量巨大的天体间或天体与天体附近的物体间，它的存在才有实际

7、的物理意义，故在分析地球表面的物体受力时，不考虑地面物体间的万有引力，只考虑地球对地面物体的万有引力。典例二万有引力定律的应用【例2】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2.7×107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，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本题考查万有引力定律在实际中的

8、作用，正确理解定律内容并能应用公式计算，了解潮汐成因是解答本题的思路。【解析】由万有引力定律F=GMm/R2可知，F∝M/R2，太阳与月球对相同质量海水的引力之比F太阳/F月球=1.6875×102，故A对