高考物理二輪復(fù)習(xí) 考前三級排查 專題五 萬有引力與天體運動課件.ppt

專題五萬有引力與天體運動 說明 以下物理概念 規(guī)律的敘述中 在后面的 內(nèi)正確的打 錯誤的打 1 第一宇宙速度 v1 7 9km s 人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所必須具有的速度 叫做第一宇宙速度 如果發(fā)射速度v v1 物體必然落回地面 如果v2 v v1 物體能成為衛(wèi)星 但軌道不再是圓而是橢圓 2 第二宇宙速度 v2 11 2km s 若物體只受萬有引力作用 只要物體在地球表面具有足夠大的速度 就可以脫離地球的引力而飛離地球 這個速度叫做第二宇宙速度 3 第三宇宙速度 v3 16 7km s 使物體掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度 4 同步衛(wèi)星 運轉(zhuǎn)周期等于地球自轉(zhuǎn)周期 即t 24h 可位于地球上空任意高度和軌道上的衛(wèi)星 5 開普勒第一定律 所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓 太陽處在所有橢圓的一個焦點上 6 開普勒第二定律 行星與太陽的連線在相同的時間內(nèi)掃過的面積相等 答案1 2 3 4 訂正 周期t 24h 必須位于赤道正上方距地面高度h 3 6 104km處與地球保持相對靜止的衛(wèi)星 5 6 7 8 1 行 衛(wèi) 星在橢圓軌道上運行時 如何分析其線速度變化 提示 以行 衛(wèi) 星從近日 地 點向遠(yuǎn)日 地 點運動為例有以下幾種方法分析線速度的變化 1 由開普勒第二定律分析 即行 衛(wèi) 星與中心天體的連線在相等的時間內(nèi)掃過的面積相等知速度逐漸減小 2 由萬有引力做功情況和動能定理分析知 引力做負(fù)功 行星或衛(wèi)星的動能減小 速度減小 3 由機(jī)械能守恒定律分析知該過程勢能增大 動能減小 速度減小 陷阱 根據(jù)v r 認(rèn)為 不變 來分析v的變化 2 如何計算天體的質(zhì)量 易錯 不能用已知量表示天體的質(zhì)量 3 行星 或衛(wèi)星 繞恒星 或行星 的運動看作圓周運動 則繞天體運動的線速度 角速度 周期 加速度 動能與其軌道半徑的關(guān)系是什么 提示 在天體運動中不管是行星繞太陽的運動還是衛(wèi)星繞地球的運動 它們做圓周運動的向心力都由萬有引力提供 據(jù)此可推導(dǎo)下列關(guān)系式 易失分 1 選不出相應(yīng)的向心力表達(dá)式 2 數(shù)學(xué)式運算出現(xiàn)錯誤 4 物體在赤道上隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力和衛(wèi)星環(huán)繞地球運行所需的向心力都是由地球的萬有引力提供的嗎 提示 位于赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力是由地球?qū)λ娜f有引力的一個很小的分力提供的 而環(huán)繞地球運行的衛(wèi)星 所需的向心力是由地球?qū)λ娜咳f有引力提供的 既使物體和衛(wèi)星的質(zhì)量相同 兩個向心力的數(shù)值也不相等 易錯 向心力都等于萬有引力 5 地球同步衛(wèi)星有哪些特點 提示 同步衛(wèi)星的特點有 軌道一定 軌道平面一定和赤道平面重合 周期一定 t 24h 角速度一定 等于地球自轉(zhuǎn)的角速度 向心加速度大小一定 a 0 23m s2 距地面高度一定 h 3 6 104km 環(huán)繞運行線速度大小一定 v 3 1 103m s 誤區(qū) 1 誤認(rèn)為同步衛(wèi)星可在任意緯度的軌道上 2 把周期t 24h軌道經(jīng)過極地上空的衛(wèi)星當(dāng)做同步衛(wèi)星 6 發(fā)射越高的衛(wèi)星其軌道環(huán)繞速度越小 是否能說明衛(wèi)星發(fā)射越高越容易呢 請分析說明 易錯 忽視衛(wèi)星引力勢能的變化和克服阻力做功 認(rèn)為發(fā)射越高越容易 7 如何實現(xiàn)衛(wèi)星的變軌 提示 衛(wèi)星的變軌問題有以下兩種情況 1 制動變軌 衛(wèi)星的速率變小時 使得萬有引力大于所需向心力 衛(wèi)星做向心運動 軌道半徑將變小 所以要使衛(wèi)星的軌道半徑減小 需開動反沖發(fā)動機(jī)使衛(wèi)星做減速運動 2 加速變軌 衛(wèi)星的速率增大時 使得萬有引力小于所需向心力 衛(wèi)星做離心運動 軌道半徑將變大 所以要使衛(wèi)星的軌道半徑變大 需開動反沖發(fā)動機(jī)使衛(wèi)星做加速運動 易錯 飛船加速時可追上同一軌道上前方的物體 衛(wèi)星 飛船 空間站 8 分析雙星系統(tǒng)中兩天體運動的相同點和不同點 提示 1 相同點 繞兩天體中心連線的同一點做繞向相同的勻速圓周運動 兩天體運動的角速度 周期相同 它們做圓周運動的向心力大小相同 均由兩者間的萬有引力提供 易混 把天體運轉(zhuǎn)的軌道半徑與兩天體間的距離混淆 易錯 找不出二者角速度相等的隱含條件 9 衛(wèi)星 或飛船 變軌前后動能 勢能和機(jī)械能如何變化 易錯 不能用功能關(guān)系分析勢能和機(jī)械能的變化 猜想一對萬有引力定律及其應(yīng)用的考查命題依據(jù) 萬有引力定律及其應(yīng)用一直是高考考查的重點 以選擇題的形式出現(xiàn)的幾率較大 但近幾年 有些省份的計算題也常涉及該知識點 試題難度中等或中等偏上 預(yù)計2014年高考中 該知識點仍是考查的熱點 可能結(jié)合最新的航天 宇宙探索來考查 也可能會結(jié)合雙星 三星 黑洞等天體模型來考查 如下面設(shè)計的考題以我國宇航員登月考查為背景 從全新的角度來考查考生對萬有引力定律及其應(yīng)用掌握的情況 具有較高的命中率 試題設(shè)計1 單選 隨著我國登月計劃的實施 我國宇航員登上月球已不再是夢想 假如我國宇航員登上月球并在月球表面附近以初速度v0豎直向上拋出一個小球 經(jīng)時間t后回到出發(fā)點 已知月球的半徑為r 引力常量為g 忽略月球表面的空氣阻力 則下列說法正確的是 答案b 猜想二對天體運動的考查命題依據(jù) 天體運動是高考的必考內(nèi)容 為高頻考點 題型以選擇題為主 由于衛(wèi)星 宇宙飛船和同步衛(wèi)星的發(fā)射以及新天體的發(fā)現(xiàn)等屬于世界各國都關(guān)注的熱點問題 以這些科學(xué)成就為背景命題能夠很好地與該知識相聯(lián)系 同時能夠與動力學(xué) 能量問題緊密相結(jié)合 能夠考查學(xué)生的信息采集 建立模型 處理數(shù)據(jù)等多方面的能力 所以預(yù)計2014年高考仍不例外 下面設(shè)計的考題以地月系統(tǒng)為背景涉及 第一拉格朗日點 重點考查了天體圓周運動的各物理量間的關(guān)系 試題設(shè)計2 單選 地月系統(tǒng)的 第一拉格朗日點 處于地月連線上偏向月球一側(cè) 是登月必經(jīng)之路 非常適合建設(shè)登月中轉(zhuǎn)和補給站 我國的著名科學(xué)家錢學(xué)森就曾經(jīng)提出要加大對該點的關(guān)注力度 因為它今后必將成為 太空高速路 的連接點 在該點 物體繞地球做圓周運動的軌道周期與月球繞地球做圓周運動的軌道周期相同 則物體的 圖1 a 線速度大于月球的線速度b 角速度大于月球的角速度c 向心加速度大于月球的向心加速度d 地球?qū)ξ矬w的引力大于月球?qū)ξ矬w的引力解析地球?qū)ξ矬w的引力 指向地心 和月球?qū)ξ矬w的引力 指向月心 的合力 指向地心 提供物體繞地球做圓