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文檔簡介
1、高三物理一輪復習 萬有引力與航天 夏邑高中-汪領峰天體的基本問題估算天體的質量和密度求衛星運行的線速度、角速度、周期、衛星表面的重力加速度等等衛星的發射、變軌、回收問題雙、三、四星問題萬有引力定律知識網絡圖當前的社會熱點問題解決天體問題的基本方法星球探測問題一.基礎知識點知識點一、萬有引力定律及其應用1內容:自然界中任何兩個物體都相互吸引,引力的方向在它們的連線上,引力的大小與物體的質量m1和m2的乘積成正比,與它們之間距離r的平方成反比。2表達式: G為引力常量:G6.671011 Nm2/kg2。3適用條件(1)公式適用于質點間的相互作用。當兩個物體間的距離遠遠大于物體本身的大小時,物體可
2、視為質點。(2)質量分布均勻的球體可視為質點,r是兩球心間的距離。知識點二、環繞速度1第一宇宙速度又叫環繞速度。2第一宇宙速度是人造地球衛星在地面附近繞地球做勻速圓周運動時具有的速度。3第一宇宙速度是人造衛星的最大環繞速度,也是人造地球衛星的最小發射速度.知識點三、第二宇宙速度和第三宇宙速度1.(多選)如圖所示,三顆質量均為m的地球同步衛星等間隔分布在半徑為r的圓軌道上,設地球質量為M,半徑為R。下列說法正確的是(BC)萬有引力基本題型一.解決天體運動問題的中心思想1.建模: 把環繞天體或衛星繞中心天體的運行,理想化為勻速圓周運動. 利用F萬=Fn列方程求解2.兩條思路:(1)物體在天體表面(
3、不考慮天體的自轉)或天體表面附近(2).利用環繞天體的運動參量(v、T、n、an)等利用F萬=Fn列方程求解3.常見的幾個關系式 設中心天體質量M,環繞天體質量m,環繞軌道半徑r.環繞天體的運動參量v、,T、an均是軌道半徑r的函數.4衛星的軌道(1)赤道軌道:衛星的軌道在赤道平面內,同步衛星就是其中的一種。(2)極地軌道:衛星的軌道過南北兩極,即在垂直于赤道的平面內,如極地氣象衛星。(3)其他軌道:除以上兩種軌道外的衛星軌道,且軌道平面一定通過地球的球心。3同步衛星的六個“一定”類型一、環繞天體運動參量的比較1.2016年10月17日,我國利用長征二號FY11運載火箭成功將“神舟十一號”載人
4、飛船送入離地面高度約為393km的軌道。已知地球半徑約為6400km。若將“神舟十一號”飛船的運行軌道視為圓軌道,則與地球同步衛星相比,“神舟十一號”飛船的()A周期大 B角速度小C線速度大 D向心加速度小2.如圖所示為赤道上隨地球自轉的物體A、赤道上空的近地衛星B和地球的同步衛星C的運動示意圖,若它們的運動都可視為勻速圓周運動,則比較三個物體的運動情況,以下判斷正確的是( )A三者的周期關系為TBTC=TAB三者向心加速度大小關系為aAaBaCC三者角速度的大小關系為A=B=CD三者線速度的大小關系為VAVBVC分析:1.明確各物體向心力的來源,向心力的來源不同,遵循的規律不同. 2.同步衛
5、星是比較赤道上的物體和環繞天體的橋梁.ACBACBA2.知環繞天體的運行參量求中心天體的質量M以上各式只能求解中心天體的質量M而不能求解環繞天體的質量m.類型二、中心天體質量和密度的估算求中心天體的密度知近地衛星的運行周期T求中心天體的密度設中心天體質量M、半徑R,近地環繞衛星公轉周期T,質量m1.我國“嫦娥二號”月球探測器在繞月球成功運行之后,為進一步探測月球的詳細情況,又發射了一顆繞月球表面飛行的科學試驗衛星假設衛星繞月球做圓周運動,月球繞地球也做圓周運動,且軌道都在同一平面內已知衛星繞月球運動周期T0,地球表面處的重力加速度g,地球半徑R0,月心與地心間的距離r,引力常量G,試求:(1)
6、月球的平均密度 (2)月球繞地球運轉的周期T.分析:(1)求月球的密度:把月球視作中心天體,利用繞月衛星的運動參量求解.分析:(2)求月球的周期:地球為中心天體,月球為環繞天體.F萬=Fn和密度公式的搭配應用黃金代換式的巧妙搭配應用2.天文學家新發現了太陽系外的一顆行星這顆行星的體積是地球的4.7倍,質量是地球的25倍已知某一近地衛星繞地球運動的周期約為1.4小時,引力常量G6.671011Nm2/kg2,由此估算該行星的平均密度約為()A1.8103 kg/m3B5.6103 kg/m3C1.1104 kg/m3 D2.9104 kg/m3DABD黃金代換式的應用5.若在某行星和地球上相對于
7、各自的水平地面附近相同的高度處、以相同的速率平拋一物體,它們在水平方向運動的距離之比為2 ,已知該行星質量約為地球的7倍,地球的半徑為R。由此可知,該行星的半徑約為()6.如圖所示,某極地軌道衛星的運行軌道平面通過地球的南北兩極,已知該衛星從北緯60的正上方按圖示方向第一次運行到南緯60的正上方時所用時間為1h,則下列說法正確的是()A該衛星的運行速度一定大于7.9 km/sB該衛星與同步衛星的運行速度之比為12C該衛星與同步衛星的運行半徑之比為14D該衛星的機械能一定大于同步衛星的機械能7.據報道,目前我國正在研制“螢火二號”火星探測器。探測器升空后,先在近地軌道上以線速度v環繞地球飛行,再
8、調整速度進入地火轉移軌道,最后再一次調整速度以線速度v在火星表面附近環繞飛行。若認為地球和火星都是質量分布均勻的球體,已知火星與地球的半徑之比為12,密度之比為57,設火星與地球表面重力加速度分別為g和g,下列結論正確的是()特點:1. 以相同的角速度,繞同一圓心轉動。2.二者間距L=r1+r2.3.向心力由二者之間的萬有引力提供0m1m2r1r2類型三、雙星和多星問題1.宇宙中兩顆相距較近的天體稱為“雙星”,它們以兩者連線上的某一點為圓心做勻速圓周運動,而不至于因萬有引力的作用吸引到一起.設二者的質量分別為m和M,兩者相距為L,運動情景如圖所示.求:(1)雙星的軌道半徑之比; (2)雙星的線速度之比; (3)雙星的角速度.三星問題2.銀河系的恒星中大約四
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