風(fēng)陵渡中學(xué)高一物理必修二總復(fù)習(xí)學(xué)案3——萬有引力與航天

1、風(fēng)陵渡中學(xué)高一物理必修二總復(fù)習(xí)學(xué)案3萬有引力與航天【自主學(xué)習(xí)】1萬有引力定律揭示了自然界中物體間一種基本相互作用的規(guī)律，以下正確的是（ ）A人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的向心力由地球?qū)λ娜f有引力提供B物體的重力不是地球?qū)ξ矬w的萬有引力引起的C人造地球衛(wèi)星離地球越遠(yuǎn)，受到地球的萬有引力越大D宇宙飛船內(nèi)的宇航員處于失重狀態(tài)是由于沒有受到萬有引力的作用2. 對地球同步衛(wèi)星，下列說法正確的是（ ）A.只能定點(diǎn)在赤道的正上方，不同的同步衛(wèi)星軌道半徑可以不同B.運(yùn)行的角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度相同，相對地球靜止C.軌道半徑都相同，以第一宇宙速度運(yùn)行D.可在我國的北京上空運(yùn)行3假如一做圓周運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星的軌道半

2、徑增大到原來2倍，則( )A根據(jù)公式v=r，可知衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線速度增大到原來的2倍B. 根據(jù)公式，可知衛(wèi)星所需的向心力將減小到原來的1/2C. 根據(jù)公式，可知地球提供的向心力將減小到原來的1/4D根據(jù)上述選項(xiàng)B和C給出的公式，可知衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線速度將減小到原來的4.一艘宇宙飛船繞一個(gè)不知名的行星表面飛行，飛船只受到引力的作用，已知引力常量為，要測定該行星的密度，僅僅只需測出下列哪一個(gè)量（ ）.飛船繞行星運(yùn)行的周期.飛船運(yùn)行的軌道半徑.飛船運(yùn)行時(shí)的速度大小.該行星的質(zhì)量5、兩顆靠得較近的天體叫雙星，它們以兩者質(zhì)心連線上的一點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，因而不至于因引力的作用而吸引在一起，以下關(guān)于雙星的說法

3、中正確的是（ ）A 運(yùn)動(dòng)的線速度與其質(zhì)量成反比 B 運(yùn)動(dòng)的角速度與其質(zhì)量成反比C 運(yùn)動(dòng)軌道的半徑與其質(zhì)量成反比D 所受的向心力與其質(zhì)量成反比6已知引力恒量G，則還需知道下面哪一選項(xiàng)的數(shù)據(jù)，就可以計(jì)算地球的質(zhì)量（ ）A已知地球繞太陽運(yùn)行的周期及地球中心到太陽中心的距離B已知月球繞地球運(yùn)行的周期及月球中心到地球中心的距離C已知人造地球衛(wèi)星在地面附近繞行的速度及地球的半徑D已知地球同步衛(wèi)星的周期7下列器材適宜航天員在軌道艙中進(jìn)行鍛煉的是( ) A. 啞鈴B. 彈簧拉力器C. 單杠D. 跑步機(jī)8如圖，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

4、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)則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道正常運(yùn)行時(shí)，下列說法中正確的是( ) A衛(wèi)星在軌道3上的周期大于在軌道1上的周期 B衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率 C衛(wèi)星在軌道2上運(yùn)行時(shí)，經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速率大于軌道1上的速率 D衛(wèi)星在軌道2上運(yùn)行時(shí)，經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)加速度大于軌道3上的加速度9.“嫦娥一號”登月飛船貼近月球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，測得其周期為T. 飛船在月球上著陸后，自動(dòng)機(jī)器人用測力計(jì)測得質(zhì)量為m的儀器的重力為P. 已知引力常量為G，由以上數(shù)據(jù)可以求出的量有( )A月球的半徑B月球的質(zhì)量C月球表面的重力加速度D月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度

5、10某質(zhì)量分布均勻的小行星半徑為16km. 其密度與地球相同.已知地球半徑km，地球表面重力加速度為g. 這個(gè)小行星表面的重力加速度為( )A. 400g B. C. 20g D. 11. 地球表面的平均重力加速度為g，地球半徑為R，引力恒量為G，則地球的平均密度是（ ）A B C D12. 地球同步衛(wèi)星離地心距離為r，環(huán)繞速度大小為v1，加速度大小為a1，地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度大小為a2，第一宇宙速度為v2，地球半徑為R，下列關(guān)系式正確的是（ ）A B C D 13. 人們依據(jù)萬有引力定律計(jì)算的軌道而發(fā)現(xiàn)的行星是 。14一衛(wèi)星在地面的重力為mg，在距地面高為地球半徑R的軌道上

6、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，衛(wèi)星的重力、向心加速度及線速度分別是多少?15. 某物體在地面上受到的重力為160N，將它放置在衛(wèi)星中，在衛(wèi)星以加速度隨火箭向上加速度上升的過程中，當(dāng)物體與衛(wèi)星中的支持物的相互擠壓力為90N時(shí)，求此時(shí)衛(wèi)星距地球表面有多遠(yuǎn)？（地球半徑R=6.4×103km，g取10m/s2）16如果你用衛(wèi)星電話通過同步衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的無線電信號與對方通話，則在你講完話后，最短要等多少時(shí)間才能聽到對方的回話？已知地球的質(zhì)量為M，地球半徑為R，引力常量為G，地球自轉(zhuǎn)周期為T，無線電信號的傳播速度為c17. 某衛(wèi)星繞某行星作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)軌道半徑為r，周期為T，萬有引力常量為G，求：

7、（1）求該行星質(zhì)量M.（2）若測得該行星的半徑為衛(wèi)星軌道半徑的1/n，則此行星表面重力加速度g為多大？（忽略行星的自轉(zhuǎn)）（3）在該行星表面附近將一個(gè)物體以初速度v0水平拋出，物體落到得星表面時(shí)速度方向與水平方向的夾角為，不考慮該行星大氣對物體運(yùn)動(dòng)的阻力，求物體在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t【總結(jié)反思】一、地心說和日心說1.地心說認(rèn)為 是宇宙中心，其它天體繞其做 運(yùn)動(dòng)。2.日心說認(rèn)為 是宇宙中心，其它天體繞其做 運(yùn)動(dòng)，由波蘭天文學(xué)家哥白尼創(chuàng)立的。3.開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律由德國科學(xué)家 在研究丹麥天文學(xué)家 資料時(shí)得出，內(nèi)容如下：（1） ;（2） ;（3） ,表達(dá)式 。二、萬有引力定律1.內(nèi)容： 2.表達(dá)式： ,引

8、力常量G ， G值由 測得。 3.適用條件：公式適用于 間的相互作用；當(dāng)兩物間距離 時(shí)，物體可忽略自身大小；計(jì)算均勻球體間引力時(shí)，r為 。4.萬有引力遵守牛頓第三定律，不論兩物的質(zhì)量大小如何，它們之間的引力總是 .5.推導(dǎo)萬有引力定律：三、萬有引力定律應(yīng)用思路：（中心天體質(zhì)量M, 天體半徑R, 軌道半徑r,天體表面重力加速度g ）1萬有引力=向心力 適用情景： 關(guān)系式 ：2重力=萬有引力 適用情景： 關(guān)系式 ：四、 萬有引力和重力的關(guān)系：1.重力是萬有引力的一個(gè)分力，另一個(gè)分力提供 。2. 在赤道上有，由知向心力最大，則g值最 。因向心力隨緯度增大而 ，故g值隨緯度增大而 。3.由知物體的重力

9、隨高度的增高而 ，即重力加速度g隨高度的增高而 。4.在地球表面，忽略地球自轉(zhuǎn)時(shí)有 ，可得黃金代換式 。，五、估算天體的質(zhì)量和密度： 1.“T 、 r”法：由 得： 即只要測出環(huán)繞星體M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。再綜合及得天體密度 。當(dāng)時(shí)，即衛(wèi)星是近地面衛(wèi)星時(shí)有 ，由此可以測量天體的密度.2.“g、R”法：由 得： 可得天體密度 。六、人造衛(wèi)星1.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 （2）由 得： 即軌道半徑越大，繞行角速度越 （3）由 得： 即軌道半徑越大，繞行周期越 （4）由 得： 即軌道半徑越大，繞行加速度越 2.三

10、種宇宙速度（1）第一宇宙速度：v m/s是人造地球衛(wèi)星的最小 ，最大 。（2）第二宇宙速度：v km/s是物體掙脫 需要的最小發(fā)射速度。（3）第三宇宙速度：v km/s是物體掙脫 需要的最小發(fā)射速度。（4）第一宇宙速度兩種表達(dá)式的推導(dǎo) 方法一（由萬有引力提供向心力）：方法二（由重力提供向心力）：3.近地衛(wèi)星特點(diǎn)（1）近地衛(wèi)星的軌道半徑r可以近似地認(rèn)為等于地球半徑R（2）近地衛(wèi)星的線速度大小為v1=7.9km/s，是人造衛(wèi)星中環(huán)繞速度最大的（3）近地衛(wèi)星的周期為T =5.06×103s=84min，是人造衛(wèi)星中周期最小的4.地球同步衛(wèi)星（通信衛(wèi)星），是指相對于地面靜止的人造衛(wèi)星。其特點(diǎn)

11、有：（1）只能定點(diǎn)在 正上方（2）同步衛(wèi)星的角速度、周期與 的角速度、周期相同（3）同步衛(wèi)星距地面高度一定。由得 （4）同步衛(wèi)星的線速度一定v=3.08km/s5. 衛(wèi)星的變軌問題（1）漸變: 由于某些因素使衛(wèi)星的半徑緩慢變化，衛(wèi)星每一周的運(yùn)動(dòng)仍可以看做是勻速圓周。解決此類問題，先要判斷是離心還是向心，即半徑是增還是減，然后再判斷其他相關(guān)物理量如何變化。如：人造衛(wèi)星繞地做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到稀薄大氣的阻力作用,其軌道半徑會(huì)逐漸 ，運(yùn)行速度會(huì)逐漸 。如果不及時(shí)進(jìn)行軌道維持（即啟動(dòng)星上發(fā)動(dòng)機(jī)），及時(shí)給衛(wèi)星 速（填加、減），否則就會(huì)偏離原來的軌道。（2）突變: 由于技術(shù)上的需要，有時(shí)要在適當(dāng)?shù)奈恢枚虝r(shí)間啟動(dòng)飛行器上的發(fā)動(dòng)機(jī)，使飛行器軌道發(fā)生突變，使其到達(dá)預(yù)定的目標(biāo)。簡單的說， 軌變 軌，需要加速離心， 軌變 軌，需要減速向心。試分析習(xí)題8中的變軌方式。6.衛(wèi)星的超重和失重（1）人造衛(wèi)星在發(fā)射時(shí)尚未進(jìn)入預(yù)定軌道的加速階段，具有向上的加速度，衛(wèi)星處于 狀態(tài)。 (2)衛(wèi)星進(jìn)入軌道后正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，衛(wèi)星與物體處于 狀態(tài)，由 提供向心力。（3）人造衛(wèi)星在返回地面時(shí)制動(dòng)后先加速下落，衛(wèi)星處于 狀態(tài)，