高三物理天体.doc

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1、第4单元万有引力与航天一．开普勒行星运动定律：⑴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上．⑵开普勒第二定律：从太阳到行星的连线在相等的时间内扫过相等的．⑶开普勒第三定律：所有行星的轨道的的三次方跟它的的二次方的比值都相等．a3/T2=k，k是一个与行星无关的常量【例1】．【2013·江苏卷】火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知（）A．太阳位于木星运行轨道的中心B．火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等C．火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方D．相同时间内，火星与太阳连线扫

2、过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积二．万有引力定律：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的上，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成，与它们之间距离r的平方成．⑴表达式：F=G为引力常量，G=6.67×10－11；⑵适用条件：①公式适用于间的相互作用．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．三．宇宙速度：1.第一宇宙速度：又叫速度，它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；它又是人造卫星的环绕速度，也是人造地球卫星的发射速度．推导过程为：由m

3、g=mv2/R=GMm/R2得v===km/s．2.第二宇宙速度：又叫速度，使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度；v2=km/s．3.第三宇宙速度：又叫速度，使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度；v3=km/s．【例2】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B．沿b运动的物体速度等于C．沿c运动的物体初速

4、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四．卫星问题：1.模型：某一天体周围有绕其做圆周运动的物体，该物体叫做该天体的卫星．在研究过程中，一般仅考虑两者之间的万有引力，其忽略其他星体对它们的作用，且视为匀速圆周运动．2.基本原理：＝越高越慢天体对其表面的物体的万有引力近似等于重力，即＝mg或gR2＝GM(R、g分别是天体的半径、表面重力加速度)，公式gR2＝GM，应用广泛，称“黄金代换”。【例3】“探路者”号宇宙飞船在宇宙深处飞行过程中，发现A、B两颗均匀球形天体，两天体各有一颗靠近其表面飞行的卫星，测得两颗卫星的周期相等

5、，以下判断正确的是(　　)A．天体A、B的质量一定不相等B．两颗卫星的线速度一定相等C．天体A、B表面的重力加速度之比等于它们的半径之比D．天体A、B的密度一定相等【例4】2012年6月24日，“神舟九号”飞船与“天宫一号”飞行器成功手动对接，“神舟九号”与“天宫一号”对接前按如图所示的轨道示意图运行，下列说法中正确的是（）A．“神舟九号”的加速度比“天宫一号”小B．“神舟九号”运行的速率比“天宫一号”小C．“神舟九号”运行的周期比“天宫一号”长D．“神舟九号”运行的角速度比“天宫一号”大3.同步卫星：相对地球静止的卫星．其特点：①周期一定：与地球

6、自转周期相同，即T=h；②角速度一定：与地球自转的角速度相同；③高度一定：卫星离地面的高度h=；④速率一定：v=；⑤轨道平面一定：轨道平面与共面．⑥绕行方向一定：与地球自转的方向。【例5】我国在西昌卫星发射中心，将巴基斯坦通信卫星1R（Paksat–1R）成功送入地球同步轨道，发射任务获得圆满成功．关于成功定点后的“1R”卫星，下列说法正确的是（）A．运行速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度B．离地面的高度一定，相对地面保持静止C．绕地球运行的周期比月球绕地球运行的周期大D．向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等4.三个物体：求解卫星运

7、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线速度v1＝ω1Rv2＝v3＝ω3(R＋h)＝v1

8、重力，b、c两星不受重力B．周期关系为Ta=Tc>TbC．线速度的大小关系为va