高考物理第二轮专题复习方案课件 万有引力与天体运动.ppt

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1、专题四万有引力与天体运动专题四　万有引力与天体运动主干知识整合专题四│主干知识整合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的二次方成反比公式其中引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2适用条件适用于质点或均匀球体之间，其中r为质点间、球心间或质点与球心间的距离一、万有引力定律专题四│主干知识整合二、天体运动问题的处理方法1．在处理天体的运动问题时，通常把天体的运动简化为：中心天体是不动的，环绕天体以中心天体

2、的球心为圆心做匀速圆周运动；环绕天体只受到中心天体的万有引力作用，这个引力提供环绕天体做匀速圆周运动的向心力．2．人造卫星的加速度、线速度、角速度、周期与轨道半径的关系专题四│主干知识整合专题四│主干知识整合卫星运行轨道半径r与该轨道上的线速度v、角速度ω、周期T、向心加速度a存在着一一对应的关系，若r、v、ω、T、a中有一个确定，则其余皆确定，与卫星的质量无关，例如所有地球轨道同步卫星的r、v、ω、T、a大小均相等．3．求解天体问题的一般思路(1)环绕天体绕中心天体做匀速圆周运动，所需要的向心力

3、由万有引力提供，即专题四│主干知识整合(2)物体在地球表面附近受到的重力近似等于万有引力，(R为地球半径)．在地球质量未知的情况下，可应用GM＝gR2转换．三、宇宙速度1．第一宇宙速度(环绕速度)：是发射地球卫星的最小速度，也是卫星围绕地球做圆周运动的最大运行速度，大小为7.9km/s.2．第二宇宙速度(逃逸速度)：是人造卫星挣脱地球束缚而成为一颗太阳的人造小行星的最小发射速度，大小为11.2km/s.专题四│主干知识整合3．第三宇宙速度(脱离速度)：是人造卫星挣脱太阳的束缚而成为一颗绕银河系中心

4、运行的小恒星的最小发射速度，大小为16.7km/s.注意：1.三个宇宙速度的大小都是以地球中心为参考系的．2．以上数据是地球上的宇宙速度，其他星球上都有各自的宇宙速度，计算方法与地球相同．3．人造卫星的理论发射速度在7.9km/s到11.2km/s之间．要点热点探究专题四│要点热点探究►　探究点一　天体质量和密度的估算问题专题四│要点热点探究若测得中心天体的近表卫星周期T，此时r＝R，则中心天体的平均密度为　　　　　可见只需要测得中心天体近表卫星的周期，就可以得到中心天体的密度．2．已知星球表面的

5、重力加速度g，求星球质量在星球表面附近，重力近似等于万有引力，即mg＝(多用代换)，可求得星球质量M＝　　　，或星球表面的重力加速度g＝专题四│要点热点探究例1[2011·福建卷]“嫦娥二号”是我国月球探测第二期工程的先导星．若测得“嫦娥二号”在月球(可视为密度均匀的球体)表面附近圆形轨道运行的周期T，已知引力常量为G，半径为R的球体体积公式　　　　　　则可估算月球的()A．密度B．质量C．半径D．自转周期专题四│要点热点探究专题四│要点热点探究[2011·北京卷]一物体静置在平均密度为ρ的球形天

6、体表面的赤道上．已知引力常量为G，若由于天体自转使物体对天体表面压力恰好为零，则天体自转周期为(　　)变式题专题四│要点热点探究例1变式题　D　【解析】物体对天体表面压力恰好为零，则物体随天体自转需要的向心力恰好由物体受到的万有引力提供：专题四│要点热点探究►　探究点二　航天器的动力学分析与变轨问题提供天体做圆周运动的向心力是该天体受到的万有引力F供＝　　　　天体做圆周运动需要的向心力是F需＝m当F供＝F需时，天体在圆轨道上做匀速圆周运动；当F供＞F需时，万有引力充当向心力过余，天体做向心运动；当

7、F供＜F需时，万有引力充当向心力不足，天体做离心运动．专题四│要点热点探究运行半径较大的人造卫星的一般发射过程如图1－4－1所示，先将卫星发射到离地面较近的圆轨道Ⅰ上，运行稳定后再启动火箭(或发动机)短暂加速(位置B)，由于速度变大，万有引力充当向心力不足，卫星将沿椭圆轨道Ⅱ做离心运动，当卫星将沿椭圆轨道运动到椭圆轨道的远地点A时，再次启动火箭短暂加速，卫星再次变轨绕圆轨道Ⅲ做匀速圆周运动．专题四│要点热点探究专题四│要点热点探究例2[2011·全国卷]我国“嫦娥一号”探月卫星发射后，先在“24小

8、时轨道”上绕地球运行(即绕地球一圈需要24小时)；然后，经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”；最后奔向月球．如果按圆形轨道计算，并忽略卫星质量的变化，则在每次变轨完成后与变轨前相比()A．卫星动能增大，引力势能减小B．卫星动能增大，引力势能增大C．卫星动能减小，引力势能减小D．卫星动能减小，引力势能增大专题四│要点热点探究专题四│要点热点探究专题四│要点热点探究2010年10月1日18时59分57秒，搭载着“嫦娥二号”卫星的长征三号丙运载火箭在西昌卫星发射中心点火