2012届湖南人教版学海导航新课标高中总复习(第1轮)物理：第4章-第5讲-万有引力定律-天体运动.ppt

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1、第5讲万有引力定律天体运动一、开普勒定律1．第一定律(轨道定律)：所有行星围绕太阳运转的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上．2．第二定律(面积定律)：任意一个行星在绕太阳运动时，行星与太阳的连线在相同时间里扫过的面积是相等的．二、万有引力定律1．万有引力定律的内容和公式内容：宇宙间的一切物体都是互相吸引的．两个物体间的引力的大小，跟它们的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比．2．适用条件：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．均匀的球体也可以视为质点，r是两球心间的距离．4．天体的运动(1)运动模型：天体运动可看成是匀速

2、圆周运动——其引力全部提供向心力.(2)人造卫星的绕行速度、角速度、周期、向心加速度与半径的关系：三、三种宇宙速度四、地球同步卫星(通信卫星)所谓地球同步卫星，是相对于地面静止的，和地球自转具有相同周期的卫星，T＝24h.同步卫星必须位于赤道正上方，距地面高度h≈3.6×104km，线速度约为3.08km/s，向心加速度约为0.23m/s2.五、卫星的超重和失重1．卫星进入轨道前加速过程，卫星上物体超重.2．卫星进入轨道后正常运转时，系统具有向下的加速度且等于轨道处的重力加速度g轨，卫星上物体完全失重.四、区别物体随地球自转的向心加速度和环绕地球运动的向心加速度解答：1．向心力的来源

3、不同置于地面上的物体随地球自转所需的向心力由地球对物体的引力和地面支持力的合力提供．环绕地球运动的卫星所需的向心力完全由地球对其的引力提供．两个向心力的数值相差很大，如质量为1kg的物体在赤道上随地球自转所需的向心力只有0.034N，而它所受的地球引力约为9.8N.1．开普勒第三定律的理解和运用例1：(2010·新课标卷)太阳系中的8大行星的轨道均可以近似看成圆轨道．下列4幅图是用来描述这些行星运动所遵从的某一规律的图象．图中坐标系的横轴是lg(T/T0)，纵轴是lg(R/R0)；这里T和R分别是行星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径，T0和R0分别是水星绕太阳运行的周期和相应的圆轨

4、道半径．下列4幅图中正确的是()答案：B方法点拨：本题考查了开普勒第三定律及运用数学知识解答物理问题的能力．解析：由开普勒第三定律得解，再由万有引力定律知，k值与中心天体质量有关，对应于相同的中心天体的行星具有相同的k值．答案：BD2．万有引力与重力例2：某星球可视为球体，其自转周期为T，在它的两极处，用弹簧秤测得某物体重为P，在它的赤道上，用弹簧秤测得同一物体重为0.9P，某星球的平均密度是多少？方法点拨：(1)物体在两极的重力在数值上就等于万有引力．(2)在赤道上重力为万有引力的一个分力．(3)利用万有引力和公式可求天体密度．变式训练2：(2010·上海)月球绕地球做匀速圆周运动

5、的向心加速度大小为a，设月球表面的重力加速度大小为g1，在月球绕地球运行的轨道处由地球引力产生的加速度大小为g2，则()A．g1＝aB．g2＝aC．g1＋g2＝aD．g2－g1＝a解析：根据月球绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球引力提供，选B.B3．中心天体质量、密度的估算例3：中子星是恒星演化的一种可能结果，它的密度很大．现有一中子星，观测到它的自转周期T＝s.问该中子星的最小密度应是多少才能维持该星体的稳定，不致因自转而瓦解，计算时星体可视为均匀球体．(引力常数G＝6.67×10－11N·m2/kg2)方法点拨：(1)不瓦解，意味着赤道上的小物块可靠其受到的万有引力提供向心力．(

6、2)利用万有引力提供向心力可求天体质量及天体的密度．变式训练3：(2010·福建)火星探测项目是我国继神舟载人航天工程、嫦娥探月工程之后又一个重大太空探索项目．假设火星探测器在火星表面附近圆形轨道运行周期为T1，神舟飞船在地球表面附近圆形轨道运行周期为T2，火星质量与地球质量之比为p，火星半径与地球半径之比为q，则T1、T2之比为()答案：D方法点拨：区别星球表面的重力加速度与绕行加速度是解答本题的关键．B5．天体运动相关参量的综合分析例5：已知地球质量大约是月球质量的81倍，地球半径大约是月球半径的4倍．不考虑地球、月球自转的影响，由以上数据可以推算出()A．地球的平均密度与月球的

7、平均密度之比约为9∶8B．地球表面的重力加速度与月球表面的重力加速度之比为9∶4C．靠近地球表面沿圆轨道运行的航天器的运行周期与靠近月球表面沿圆轨道运行的航天器的运行周期之比约为8∶9D．靠近地球表面沿圆轨道运行的航天器的线速度与靠近月球表面沿圆轨道运行的航天器的线速度之比约为81∶4答案：C例5：(2010·山东)1970年4月24日，我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功，开创了我国航天事业的新纪元．如图452所示，“东方红一号”