高一物理天體運(yùn)動(dòng)

1、高一物理天體的運(yùn)動(dòng)一、考點(diǎn)探究：1、星球表面的重力加速度；2、天體質(zhì)量、密度的求解計(jì)算問題；3、天體瓦解問題；4、線速度、角速度、周期、向心加速度（重力加速度）隨半徑（或高度）變化的關(guān)系型問題；5、衛(wèi)星發(fā)射、運(yùn)行過程中的超重、失重問題； 6、第一宇宙速度的理解、推導(dǎo)問題；7、同步衛(wèi)星問題； 8、雙星問題；9、衛(wèi)星的變軌二、重點(diǎn)與難點(diǎn)：1、開普勒第一定律：所有行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌跡都是橢圓，太陽處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。2、開普勒第二定律：對(duì)任意一個(gè)行星來說，它與太陽的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等。3、開普勒第三定律：所有行星的軌跡的半長軸的立方跟它的公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等。4、萬有引力定律：

2、宇宙間的一切物體都是互相吸引的，兩個(gè)物體間的引力大小跟它們的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的平方成反比；F=G，式中G=6.6710Nm/kg。5、萬有引力定律的適用條件：質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)量分布均勻的球體，或物體之間的距離遠(yuǎn)大于物體大小時(shí)。6、萬有引力的特點(diǎn)：任何客觀存在有質(zhì)量的物體之間都有萬有引力；萬有引力是一對(duì)作用力與反作用力；通常情況下萬有引力很小，只有質(zhì)量巨大的星球或天體附近的物體間才有實(shí)際的物理意義。7、萬有引力與重力的關(guān)系：地球表面物體所受萬有引力可以分解成為物體的重力和物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力；通常情況下，物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力很小，萬有引力近似全部充當(dāng)重力，即G=mg。8、天體運(yùn)動(dòng)：天體

3、的運(yùn)動(dòng)可以近似看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力充當(dāng)向心力，即F= G。9、人造地球衛(wèi)星：分為普通衛(wèi)星、近地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星。10、天體運(yùn)動(dòng)的運(yùn)算：可應(yīng)用公式G=m=mr=mr計(jì)算天體的質(zhì)量和密度，以及天體運(yùn)動(dòng)的線速度、角速度、周期、軌道半徑之間的關(guān)系。11、第一宇宙速度：衛(wèi)星沿地球表面繞地球飛行的速度；又叫環(huán)繞速度；是衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度；是物體成為人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度；v=7.9km/s。12、第二宇宙速度：脫離地球束縛的最小速度；v=11.2km/s。13、第三宇宙速度：脫離太陽束縛的最小速度；v=16.7km/s。三、考點(diǎn)梳理1、基本方法：把天體運(yùn)動(dòng)近似看作圓周運(yùn)動(dòng)，它所需要的向心力由

4、萬有引力提供，2、估算天體的質(zhì)量和密度由G得：即只要測(cè)出環(huán)繞星體M運(yùn)轉(zhuǎn)的一顆衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)的半徑和周期，就可以計(jì)算出中心天體的質(zhì)量.由，得： R為中心天體的星體半徑。特殊:當(dāng)時(shí)，即衛(wèi)星繞天體M表面運(yùn)行時(shí)，(2003年高考)，由此可以測(cè)量天體的密度.3、行星表面重力加速度、軌道重力加速度問題表面重力加速度g0,由得：軌道重力加速度g，由得：4、衛(wèi)星的繞行速度、角速度、周期與半徑的關(guān)系(1)由得:；即軌道半徑越大，繞行速度越小(2)由得：；即軌道半徑越大，繞行角速度越小(3)由得：；即軌道半徑越大，繞行周期越大.5、地球同步衛(wèi)星所謂地球同步衛(wèi)星是指相對(duì)于地面靜止的人造衛(wèi)星，它的周期T24h要使衛(wèi)星同步，

5、同步衛(wèi)星只能位于赤道正上方某一確定高度h。由（）得： =3.6104=5.6；表示地球半徑。題型1：概念理解題。1、關(guān)于日心說被人們所接受的原因是（ ）A地球是圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的 B太陽總是從東邊升起，從西邊落下C以地球?yàn)橹行膩硌芯刻祗w的運(yùn)動(dòng)有很多無法解決的問題D以太陽為中心，許多問題都可以解決，行星運(yùn)動(dòng)的描述也變的簡單了2、蘋果落向地球，而不是地球向上運(yùn)動(dòng)碰到蘋果，發(fā)生這個(gè)現(xiàn)象的原因是（ ）A由于蘋果質(zhì)量小，對(duì)地球的引力小，而地球質(zhì)量大，對(duì)蘋果引力大造成的B由于地球?qū)μO果有引力，而蘋果對(duì)地球無引力造成的C蘋果與地球間的引力是大小相等的，由于地球質(zhì)量極大，不可能產(chǎn)生明顯的加速度D以上說法都不對(duì)3、

6、關(guān)于地球的第一宇宙速度，下列表述正確的是（ ）A第一宇宙速度又叫環(huán)繞速度 B第一宇宙速度又叫脫離速度C第一宇宙速度跟地球的質(zhì)量無關(guān) D第一宇宙速度跟地球的半徑無關(guān)4、關(guān)于公式中的常量，下列說法中正確的是（ ）A值是一個(gè)與行星或衛(wèi)星無關(guān)的常量 B值是一個(gè)與星球（中心天體）無關(guān)的常量C值是一個(gè)與星球（中心天體）有關(guān)的常量D對(duì)于所有星球（中心天體）的行星或衛(wèi)星，值都相等5、人造衛(wèi)星在環(huán)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，衛(wèi)星中物體處于失重狀態(tài)是指（ ）A不受地球重力，而只受向心力的作用B失重狀態(tài)是指物體失去地球的重力作用C對(duì)支持它的物體的壓力或拉力為零D受到地球引力和離心力的合力為零6、為了估算一個(gè)天體的質(zhì)量，需要

7、知道繞該天體作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的另一星球（或衛(wèi)星）的條件是（ ）A質(zhì)量和運(yùn)行周期 B運(yùn)轉(zhuǎn)周期和軌道半徑C軌道半徑和環(huán)繞速度 D環(huán)繞速度和運(yùn)轉(zhuǎn)周期7、同步衛(wèi)星是指相對(duì)于地面不動(dòng)的人造衛(wèi)星（ ）A它可以在地面上任一點(diǎn)的正上方，且離地心的距離可按需要選擇不同的值B它可以在地面上任一點(diǎn)的正下方，但離地心的距離是一定的C它只能在赤道的正上方，但離地心的距離可按需要選擇不同的值D它只能在赤道的正上方，切離地心的距離是一定的8、關(guān)于人造衛(wèi)星和宇宙飛船，下列說法正確的是（ ）A如果知道人造衛(wèi)星的軌道半徑和它的周期，再利用萬有引力常量，就可以算出地球質(zhì)量B兩顆人造衛(wèi)星，只要它們的運(yùn)行速度相等，不管它們的質(zhì)量、形狀差

8、別有多大，它們的運(yùn)行速度相等，周期也相等C原來在同一軌道上沿同一方向運(yùn)轉(zhuǎn)的人造衛(wèi)星一前一后，若要后一個(gè)衛(wèi)星追上前一個(gè)衛(wèi)星并發(fā)生碰撞，只要將后面一個(gè)衛(wèi)星速率增大一些即可D一艘繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的宇宙飛船，宇航員從艙內(nèi)慢慢走出，并離開飛船，飛船因質(zhì)量減小，所受到的萬有引力減小，故飛行速度減小9、人造地球衛(wèi)星的軌道半徑越大，則（ ）A速度越小，周期越小 B速度越小，周期越大C速度越大，周期越小 D速度越大，周期越大10、關(guān)于人造地球衛(wèi)星及其中物體的超重、失重問題，下列說法正確的是（ ）A在發(fā)射過程中向上加速時(shí)產(chǎn)生超重現(xiàn)象B在降落過程中向下減速時(shí)產(chǎn)生失重現(xiàn)象C進(jìn)入軌道時(shí)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生失重現(xiàn)象D失重是由于

9、地球?qū)πl(wèi)星內(nèi)物體的作用力減小而引起的11、地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星，衛(wèi)星離地面越高，其線速度越_，角速度越_，旋轉(zhuǎn)周期越_。題型2：公式的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用。1、若有一艘宇宙飛船在某一行星表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知其周期為，引力常量為，那么該行星的平均密度為（ ）A B C D2、已知地球的質(zhì)量為，月球的質(zhì)量為，月球繞地球的軌道半徑為，周期為，萬有引力常量為，則月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)軌道處的重力加速度大小等于（ ）A B C D地球半徑為，地球附近的重力加速度為，則在離地面高度為處的重力加速度是（ ）A B C D3、地球同步衛(wèi)星距地面高度為h，地球表面的重力加速度為g，地球半徑為R,地球自轉(zhuǎn)的角速度為

10、，那么下列表達(dá)式表示同步衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度的是（ ）A BC D4、我國探月的“嫦娥工程”已經(jīng)啟動(dòng),在不久的將來,我國宇航員將登上月球.假如宇航員在月球上測(cè)得擺長為l的單擺做小振幅振動(dòng)的周期為T,將月球視為密度均勻、半徑為r的球體,則月球的密度是（ ）A B CD5、質(zhì)量為m的探月航天器在接近月球表面的軌道上飛行，其運(yùn)動(dòng)視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知月球質(zhì)量為M，月球半徑為R，月球表面重力加速度為g，引力常量為G，不考慮月球自轉(zhuǎn)的影響，則航天器的（ ）A線速度 B角速度=C運(yùn)行周期 D向心加速度6、一顆衛(wèi)星在行星表面上運(yùn)行，如果衛(wèi)星的周期為，行星的平均密度為，試證明是一個(gè)恒量。7、太陽光到達(dá)地球需

11、要的時(shí)間為500s，地球繞太陽運(yùn)行一周需要的時(shí)間為365天，試估算太陽的質(zhì)量？8、一個(gè)人在某一星球上以速度豎直上拋一個(gè)物體，經(jīng)時(shí)間落回拋出點(diǎn)。已知該星球的半徑為，若要在該星球上發(fā)射一顆靠近該星球運(yùn)轉(zhuǎn)的人造衛(wèi)星，則該人造衛(wèi)星的速度大小為多少?9、兩個(gè)星球組成雙星，它們?cè)谙嗷ブg的萬有引力作用下，繞連線上某點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)測(cè)得兩個(gè)星球中心距離為，其運(yùn)動(dòng)周期為，求兩個(gè)星球的總質(zhì)量？10、已知地球半徑為R，地球表面重力加速度為g，不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響。（1）推導(dǎo)第一宇宙速度v1的表達(dá)式；（2）若衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行軌道距離地面高度為h，求衛(wèi)星的運(yùn)行周期T。題型3：求值和求比值問

12、題。1、兩行星的質(zhì)量分別為和，繞太陽運(yùn)行的軌道半徑分別是和，若它們只要萬有引力作用，那么這兩個(gè)行星的向心加速度之比（ ）A1 B C D2、設(shè)地球表面的重力加速度為，物體在距離地心（是地球半徑）處，由于地球的作用產(chǎn)生的加速度為，則為（ ）A1 B C1/4 D1/163、兩顆人造衛(wèi)星A、B繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，周期之比為 =18，則軌道把軌道半徑之比和運(yùn)行速度之比分別為（ ） A = 41 = 12 B = 41 = 21 C = 14 = 12 D = 14 = 214、兩顆行星的質(zhì)量分別為m1、m2，它們繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)軌道的半長軸分別為R1、R2，如果m12m2，R116R2，那么，它們的運(yùn)轉(zhuǎn)周期

13、之比T1T2 。5、一顆人造地球衛(wèi)星離地面高（為地球的半徑）。若已知地地球表面的重力加速度為，則衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度是_，角速度是_，周期是_，若已知地球的質(zhì)量為，萬有引力常量為，則衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度是_，角速度是_，周期是_。6、兩顆人造地球衛(wèi)星A和B，A一晝夜繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)圈，B一晝夜繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)圈，那么A和B的運(yùn)行軌道半徑之比等于多少？7、假設(shè)火星和地球都是球體?；鹦堑馁|(zhì)量為,地球的質(zhì)量為,兩者質(zhì)量之比為；火星的半徑為,地球的半徑為,兩者半徑之比為。求它們表面處的重力加速度之比？8、地球質(zhì)量大約是月球質(zhì)量的81倍，一個(gè)飛行器在地球與月球之間，當(dāng)?shù)厍驅(qū)λ鼈兊囊退囊Υ笮∠嗟葧r(shí)，這

14、飛行器距地心的距離與距離月球的距離之比為多少？9、太陽的半徑和地球半徑之比是1101，太陽的平均密度和地球的平均密度之比是14，地球表面的重力加速度9.8m/s2，試求太陽表面的重力加速度？10、兩個(gè)行星質(zhì)量分別為和，繞太陽運(yùn)行的軌道半徑分別是和，求（1）它們與太陽間的萬有引力之比（2）它們的公轉(zhuǎn)周期之比題型4：圖像問題。A地球BC1、三顆人造地球衛(wèi)星A、B、C繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示，已知mA=mBVB VC 周期關(guān)系為TATB=TC向心力大小關(guān)系為FA=FBv2v3 Bv1v2a2a3 Da1a3a2epq2、如上圖所示，a、b、c是在地球大氣層外圓形軌道上運(yùn)動(dòng)的3顆衛(wèi)星，下列說法正

15、確的是（ ）Ab、c的線速度大小相等，且大于a的線速度 Bb、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度 Cc加速可追上同一軌道上的b，b減速可等候同一軌道上的c Da衛(wèi)星由于某原因，軌道半徑緩慢減小，其線速度將增大3、如上圖，兩球的半徑遠(yuǎn)小于，球質(zhì)量均勻分布，質(zhì)量為、，則兩球間的萬有引力大小為（ ） A B C D4、如右上圖所示，a、b、c是在地球大氣層外圓形軌道上運(yùn)動(dòng)的3顆衛(wèi)星，下列說法正確的是（ ）Ab、c的線速度大小相等，且大于a的線速度；Bb、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度；Cc加速可追上同一軌道上的b，b減速可等候同一軌道上的c；Da衛(wèi)星由于某原因，軌道半徑緩慢減

16、小，其線速度將增大。5、發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3。軌道1、2相切于Q點(diǎn)，軌道2、3相切于P點(diǎn)，如圖所示，則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí)，以下說法正確的是（ ）A衛(wèi)星在軌道3上速率大于在軌道1的速率B衛(wèi)星在軌道3上角速度大于在軌道1的角速度C衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度D衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在軌道3上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度123pQP地球Q軌道1軌道26、2008年9月25日至28日我國成功實(shí)施了“神舟”七號(hào)載入航天飛行并實(shí)現(xiàn)了航天員首次出艙

17、。飛船先沿橢圓軌道飛行，后在遠(yuǎn)地點(diǎn)343千米處點(diǎn)火加速，由橢圓軌道變成高度為343千米的圓軌道，在此圓軌道上飛船運(yùn)行周期約為90分鐘。下列判斷正確的是（ ）A飛船變軌前后的機(jī)械能相等B飛船在圓軌道上時(shí)航天員出艙前后都處于失重狀態(tài)C飛船在此圓軌道上運(yùn)動(dòng)的角度速度大于同步衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的角速度D飛船變軌前通過橢圓軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)的加速度大于變軌后沿圓軌道運(yùn)動(dòng)的加速度火星地球太陽7、火星和地球繞太陽的運(yùn)動(dòng)可以近似看作同一平面內(nèi)同方向的運(yùn)速運(yùn)周運(yùn)動(dòng)。已知火星的軌道半徑r火=1.51011m,地球的軌道半徑r地=1.01011m，從如圖所示的火星與地球星距最近的時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，估算火星再次與地球相距最近需多少地球年

18、？o8、兩個(gè)靠得很近的天體，離其它天體非常遙遠(yuǎn)，它們以其連線上某一點(diǎn)O為圓心各自做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，兩者的距離保持不變，科學(xué)家把這樣的兩個(gè)天體稱為“雙星”，如圖642所示。已知雙星的質(zhì)量為和，它們之間的距離為。求雙星運(yùn)行軌道半徑和，以及運(yùn)行的周期？9、如右圖，質(zhì)量分別為m和M的兩個(gè)星球A和B在引力作用下都繞O點(diǎn)做勻速周運(yùn)動(dòng)，星球A和B兩者中心之間距離為L。已知A、B的中心和O三點(diǎn)始終共線，A和B分別在O的兩側(cè)。引力常數(shù)為G。（1）求兩星球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期。（2）在地月系統(tǒng)中，若忽略其它星球的影響，可以將月球和地球看成上述星球A和B，月球繞其軌道中心運(yùn)行為的周期記為T1。但在近似處理問題時(shí)，常常認(rèn)為月球是繞地心做圓周運(yùn)動(dòng)的，這樣算得的運(yùn)行周期T2。已知地球和月球的質(zhì)量分別為5.981024kg 和 7.35 1022kg 。求T2與T1兩者平方之比。題型5：計(jì)算題。1、某物體在地面上的重力為160N，現(xiàn)將