高考物理一輪復(fù)習(xí)《萬有引力定律及其應(yīng)用》課件

第4講

萬有引力定律及其應(yīng)用第4講1知識點1萬有引力定律及其應(yīng)用Ⅱ1.內(nèi)容自然界中任何兩個物體都是相互吸引的，引力的方向沿兩物體的連線，引力的大小F與這兩個物體質(zhì)量的乘積m1m2_______，與這兩個物體間距離r的平方_______。成正比成反比知識點1萬有引力定律及其應(yīng)用Ⅱ成正比成反比22.公式F=，其中G為引力常量，G=6.67×10-11N·m2/kg2，由卡文迪許扭秤實驗測定。3.適用條件兩個_________的相互作用。（1）質(zhì)量分布均勻的球體間的相互作用，也可用本定律來計算，其中r為_________的距離。（2）一個質(zhì)量分布均勻的球體和球外一個質(zhì)點之間的萬有引力也適用，其中r為_____________的距離。

質(zhì)點之間兩球心間質(zhì)點到球心間2.公式質(zhì)點之間兩球心間質(zhì)點到球心間3知識點2環(huán)繞速度Ⅱ1.第一宇宙速度又叫_____速度，其數(shù)值為____km/s。2.第一宇宙速度是人造衛(wèi)星在_____附近軌道環(huán)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(wèi)星的最小_____速度，也是人造衛(wèi)星的最大_____速度。4.第一宇宙速度的計算方法：（1）由得v=。（2）由得v=。環(huán)繞7.9地面發(fā)射環(huán)繞知識點2環(huán)繞速度Ⅱ環(huán)繞7.9地面發(fā)射環(huán)繞4知識點3第二宇宙速度和第三宇宙速度Ⅰ1.第二宇宙速度（脫離速度）人造衛(wèi)星脫離_____引力所需的速度，其數(shù)值為_____km/s。2.第三宇宙速度（逃逸速度）使物體掙脫_____引力束縛的最小發(fā)射速度，其數(shù)值為_____km/s

地球11.2太陽16.7知識點3第二宇宙速度和第三宇宙速度Ⅰ地球11.2太5識點4經(jīng)典時空觀和相對論時空觀Ⅰ1.經(jīng)典時空觀（1）在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量不隨_________而改變；（2）在經(jīng)典力學(xué)中，同一物理過程發(fā)生的位移和對應(yīng)時間的測量結(jié)果在不同的參考系中是_____的。2.相對論時空觀（1）在狹義相對論中，物體的質(zhì)量隨物體的速度的增加而_____，用公式表示為。（2）在狹義相對論中，同一物理過程發(fā)生的位移和對應(yīng)時間的測量結(jié)果在不同的參考系中是_____的。運動狀態(tài)相同增加不同識點4經(jīng)典時空觀和相對論時空觀Ⅰ運動狀態(tài)相同增加不6【思考辨析】（1）只有天體之間才存在萬有引力。()（2）只要已知兩個物體的質(zhì)量和兩個物體之間的距離，就可以由計算物體間的萬有引力。()（3）當(dāng)兩物體間的距離趨近于0時，萬有引力趨近于無窮大。()（4）第一宇宙速度與地球的質(zhì)量有關(guān)。()（5）地球同步衛(wèi)星的運行速度大于第一宇宙速度。()（6）若物體的發(fā)射速度大于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度，則物體可以繞太陽運行。()（7）在狹義相對論中，物體的質(zhì)量也不會隨物體的速度的變化而變化。()【思考辨析】（1）只有天體之間才存在萬有引力。()7分析：自然界中任何兩個物體之間都存在萬有引力，大到天體，小到微觀粒子之間都有萬有引力，（1）錯；萬有引力定律的公式適用于兩個質(zhì)點之間的相互作用，如果兩個物體不能看作質(zhì)點，則萬有引力定律不適用，（2）錯；當(dāng)兩個物體間的距離趨近于0時，兩個物體就不能視為質(zhì)點了，萬有引力公式不再適用，（3）錯；第一宇宙速度是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做圓周運動時的速度，萬有引力提供向心力，由萬有引力定律和牛頓第二定律得，可知第一宇宙速度與地球的質(zhì)量和半徑有關(guān)，（4）正確；第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，而地球同步衛(wèi)星距離地面有一定的高度，其運行速度小于第一宇宙速度，（5）錯；

分析：自然界中任何兩個物體之間都存在萬有引力，大到天8第二宇宙速度是使物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度，而第三宇宙速度是使物體掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度，當(dāng)物體的發(fā)射速度介于第二宇宙速度和第三宇宙速度之間時，物體可能繞太陽運行，（6）正確；在狹義相對論中，物體的質(zhì)量隨物體的速度增大而增大，（7）錯。第二宇宙速度是使物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度，而第三宇9考點1天體質(zhì)量和密度的估算【考點解讀】1.自力更生法利用天體表面的重力加速度g和天體半徑R。（1）由得天體質(zhì)量。（2）天體密度拓展延伸考點1天體質(zhì)量和密度的估算拓展延伸102.借助外援法測出衛(wèi)星繞天體做勻速圓周運動的半徑r和周期T。（1）由得天體的質(zhì)量。（2）若已知天體的半徑R，則天體的密度。若衛(wèi)星繞中心天體表面運行時，軌道半徑r=R，則有2.借助外援法11【典例透析1】(2012·福建高考）一衛(wèi)星繞某一行星表面附近做勻速圓周運動,其線速度大小為v。假設(shè)宇航員在該行星表面上用彈簧測力計測量一質(zhì)量為m的物體重力,物體靜止時,彈簧測力計的示數(shù)為N。已知引力常量為G,則這顆行星的質(zhì)量為()A.B.C.D.【典例透析1】(2012·福建高考）一衛(wèi)星繞某一行星表面附12【解題探究】（1）衛(wèi)星繞行星表面做勻速圓周運動，意味著其軌道半徑與行星半徑存在什么關(guān)系？提示：兩者相等。(2)請分析衛(wèi)星的受力情況，確定向心力的來源。①受到的力：___________________。②向心力來源：_________。萬有引力（或重力）萬有引力【解題探究】（1）衛(wèi)星繞行星表面做勻速圓周運動，意味著其軌道13【解析】選B。由N=mg，得據(jù)和得故選B?！窘馕觥窟xB。由N=mg，得據(jù)14【總結(jié)提升】解決天體圓周運動問題的兩條思路(1)在中心天體表面或附近而又不涉及中心天體自轉(zhuǎn)運動時，萬有引力等于重力，即，整理得GM=gR2，稱為黃金代換。(g表示天體表面的重力加速度)(2)天體運動的向心力來源于天體之間的萬有引力，即【總結(jié)提升】解決天體圓周運動問題的兩條思路15【變式訓(xùn)練】(2013·福建高考)設(shè)太陽質(zhì)量為M，某行星繞太陽公轉(zhuǎn)周期為T，軌道可視作半徑為r的圓。已知萬有引力常量為G，則描述該行星運動的上述物理量滿足()【解析】選A。設(shè)行星質(zhì)量為m，據(jù)得GM=故選A。

【變式訓(xùn)練】(2013·福建高考)設(shè)太陽質(zhì)量為M，某行星繞太16考點2人造衛(wèi)星的運動規(guī)律【考點解讀】

1.衛(wèi)星的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系做勻速圓周運動的衛(wèi)星所受萬有引力完全提供所需向心力，即由可推導(dǎo)出：深化理解考點2人造衛(wèi)星的運動規(guī)律深化17高考物理一輪復(fù)習(xí)《萬有引力定律及其應(yīng)用》課件182.地球同步衛(wèi)星的特點(1)軌道平面一定：軌道平面和赤道平面重合。(2)周期一定：與地球自轉(zhuǎn)周期相同，即T＝24h＝86400s。(3)角速度一定：與地球自轉(zhuǎn)的角速度相同。(4)高度一定：據(jù)得衛(wèi)星離地面高度h＝r－R≈6R(為恒量)。(5)繞行方向一定：與地球自轉(zhuǎn)的方向一致。2.地球同步衛(wèi)星的特點193.極地衛(wèi)星和近地衛(wèi)星(1)極地衛(wèi)星運行時每圈都經(jīng)過南北兩極，由于地球自轉(zhuǎn)，極地衛(wèi)星可以實現(xiàn)全球覆蓋。(2)近地衛(wèi)星是在地球表面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運動的衛(wèi)星，其運行的軌道半徑可近似認為等于地球的半徑，其運行線速度約為7.9km/s。(3)兩種衛(wèi)星的軌道平面一定通過地球的球心。3.極地衛(wèi)星和近地衛(wèi)星20【典例透析2】(2013·廣東高考)如圖,甲、乙兩顆衛(wèi)星以相同的軌道半徑分別繞質(zhì)量為M和2M的行星做勻速圓周運動,下列說法正確的是()A.甲的向心加速度比乙的小 B.甲的運行周期比乙的小C.甲的角速度比乙的大 D.甲的線速度比乙的大【典例透析2】(2013·廣東高考)如圖,甲、乙兩顆衛(wèi)星以相21【解題探究】(1)衛(wèi)星向心力的來源為_________。(2)請寫出衛(wèi)星向心加速度、線速度、角速度、周期與軌道半徑關(guān)系的表達式。提示：由(3)根據(jù)什么條件比較甲、乙兩衛(wèi)星的各物理量的關(guān)系?提示：甲、乙兩顆衛(wèi)星的軌道半徑相同，而所繞中心天體的質(zhì)量不同，應(yīng)根據(jù)中心天體的質(zhì)量比較甲、乙兩衛(wèi)星的各物理量的大小關(guān)系。萬有引力【解題探究】(1)衛(wèi)星向心力的來源為_________。萬有22【解析】選A。甲、乙兩衛(wèi)星分別繞質(zhì)量為M和2M的行星做勻速圓周運動，萬有引力提供各自做勻速圓周運動的向心力。由牛頓第二定律由已知條件可得a甲<a乙，T甲>T乙，ω甲<ω乙，v甲<v乙，故正確選項為A?！窘馕觥窟xA。甲、乙兩衛(wèi)星分別繞質(zhì)量為M和2M的行星做勻速23【總結(jié)提升】人造衛(wèi)星問題的解題技巧(1)利用萬有引力提供向心力的不同表述形式：①②(2)解決力與運動關(guān)系的思想還是動力學(xué)思想，解決力與運動的關(guān)系的橋梁還是牛頓第二定律。①衛(wèi)星的an、v、ω、T是相互聯(lián)系的，其中一個量發(fā)生變化，其他各量也隨之發(fā)生變化。②an、v、ω、T均與衛(wèi)星的質(zhì)量無關(guān)，只由軌道半徑r和中心天體質(zhì)量共同決定。【總結(jié)提升】人造衛(wèi)星問題的解題技巧24【變式訓(xùn)練】設(shè)同步衛(wèi)星離地心的距離為r,運行速率為v1,加速度為a1；地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2,第一宇宙速度為v2,地球的半徑為R,則下列比值正確的是()A.B.C.D.【變式訓(xùn)練】設(shè)同步衛(wèi)星離地心的距離為r,運行速率為v1,加25【解析】選B。同步衛(wèi)星的運行速率第一宇宙速度，因此選項A、D錯誤；同步衛(wèi)星的加速度(ω是地球的自轉(zhuǎn)角速度)，赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度a2=ω2R，則，選項B正確，選項C錯誤?！窘馕觥窟xB。同步衛(wèi)星的運行速率26考點3航天器的變軌問題【考點解讀】當(dāng)衛(wèi)星由于某種原因速度突然改變時（開啟或關(guān)閉發(fā)動機或空氣阻力作用），萬有引力不再等于向心力，衛(wèi)星將做變軌運行:(1)當(dāng)衛(wèi)星的速度突然增加時，，即萬有引力不足以提供向心力，衛(wèi)星將做離心運動，脫離原來的圓軌道，軌道半徑變大，當(dāng)衛(wèi)星進入新的軌道穩(wěn)定運行時由可知其運行速度比原軌道時減小。拓展延伸考點3航天器的變軌問題拓展延伸27(2)當(dāng)衛(wèi)星的速度突然減小時，，即萬有引力大于所需要的向心力，衛(wèi)星將做近心運動，脫離原來的圓軌道，軌道半徑變小，當(dāng)衛(wèi)星進入新的軌道穩(wěn)定運行時由可知其運行速度比原軌道時增大;衛(wèi)星的發(fā)射和回收就是利用這一原理。(2)當(dāng)衛(wèi)星的速度突然減小時，，即萬有28【典例透析3】(2013·新課標全國卷Ⅰ改編)2012年6月18日,“神舟九號”飛船與“天宮一號”目標飛行器在離地面343km的近圓形軌道上成功進行了我國首次載人空間交會對接。對接軌道所處的空間存在極其稀薄的大氣。下列說法正確的是()【典例透析3】(2013·新課標全國卷Ⅰ改編)2012年6月29A.為實現(xiàn)對接,兩者運行速度的大小都應(yīng)介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間B.如不加干預(yù),在運行一段時間后,“天宮一號”的動能可能會減小C.如不加干預(yù),“天宮一號”的軌道高度將緩慢降低D.航天員在“天宮一號”中處于失重狀態(tài),說明航天員不受地球引力作用A.為實現(xiàn)對接,兩者運行速度的大小都應(yīng)介于第一宇宙速度和第二30【解題探究】(1)請分析飛船和“天宮一號”的運行速度與第一宇宙速度的關(guān)系。提示:飛船和“天宮一號”的速度小于第一宇宙速度。(2)對接軌道所處的空間存在極其稀薄的大氣意味著什么?提示:對接軌道所處的空間存在極其稀薄的大氣,說明空氣阻力對飛船和“天宮一號”做負功。(3)如不加干預(yù),“天宮一號”將做什么運動?速度將如何變化?提示:如不加干預(yù),空氣阻力對“天宮一號”做負功,其速率將減小,而做向心運動,引力又會做正功,速率又將增大?！窘忸}探究】(1)請分析飛船和“天宮一號”的運行速度與第一宇31【解析】選C。繞地球運行的飛船和“天宮一號”的速度小于第一宇宙速度,選項A錯;如不加干預(yù),在運行一段時間后,空氣阻力對“天宮一號”做負功速率減小而做向心運動,高度將緩慢降低,萬有引力又會對“天宮一號”做正功而使其動能可能會增加,故選項C對、B錯;航天員在“天宮一號”中處于失重狀態(tài)是因為其重力提供向心力,并不是不受地球引力作用,所以選項D錯。【解析】選C。繞地球運行的飛船和“天宮一號”的速度小于第一宇32【變式訓(xùn)練】一宇宙飛船繞地球做勻速圓周運動，飛船原來的線速度是v1，周期是T1，假設(shè)在某時刻它向后噴氣做加速運動后，進入新軌道做勻速圓周運動，運動的線速度是v2，周期是T2，則()A．v1＞v2，T1＞T2B．v1＞v2，T1＜T2C．v1＜v2，T1＞T2D．v1＜v2，T1＜T2【變式訓(xùn)練】一宇宙飛船繞地球做勻速圓周運動，飛船原來的線速度33【解析】選B。設(shè)飛船原來做勻速圓周運動的軌道半徑為r1，在某時刻飛船向后噴氣做加速運動，飛船將做離心運動，進入新軌道做勻速圓周運動的軌道半徑為r2，則有r1<r2，由，故v1＞v2，又由，故T1＜T2，因此選項B正確。【解析】選B。設(shè)飛船原來做勻速圓周運動的軌道半徑為r1，在某34【資源平臺】衛(wèi)星的追及問題兩顆衛(wèi)星在同一軌道平面內(nèi)繞地球做勻速圓周運動，地球半徑為R，地球的質(zhì)量為M，a衛(wèi)星離地面的高度等于R，b衛(wèi)星離地面的高度為3R，則：（1）a、b兩衛(wèi)星運行周期之比Ta∶Tb是多少？（2）若某時刻兩衛(wèi)星正好同時通過地面同一點正上方，則a至少經(jīng)過多少個周期與b相距最遠？【資源平臺】衛(wèi)星的追及問題35【規(guī)范解答】（1）對做勻速圓周運動的衛(wèi)星使用向心力公式可得：所以（2）由ω=可知：ωa>ωb，即a轉(zhuǎn)動得更快。設(shè)經(jīng)過時間t兩衛(wèi)星相距最遠，則由圖可得：【規(guī)范解答】（1）對做勻速圓周運動的衛(wèi)星使用向心力公式36θa-θb=(2n-1)π(n=1，2，3…）其中n=1時對應(yīng)的時間最短。而θ=ωt，ω=，所以得答案：（1）1∶（2）θa-θb=(2n-1)π(n=1，2，3…）371.2011年美國國家航空航天局（NASA）發(fā)現(xiàn)了可能存在生命的行星“開普勒22b”，它與地球相隔600光年，半徑約為地球半徑的2.4倍。“開普勒22b”繞恒星“開普勒22”運動的周期為290天，軌道半徑為R1，地球繞太陽運動的軌道半徑為R2，測得R1∶R2=0.85。由上述信息可知，恒星“開普勒22”與太陽的質(zhì)量之比約為()A．0.1B．1C．10D．1001.2011年美國國家航空航天局（NASA）發(fā)現(xiàn)了可能存在生38【解析】選B。由得故，選項B正確?！窘馕觥窟xB。由得392.設(shè)地球的半徑為R0，質(zhì)量為m的衛(wèi)星在距地面2R0高處做勻速圓周運動，地面的重力加速度為g，則下列說法中正確的是()A．衛(wèi)星的線速度為B．衛(wèi)星的角速度為C．衛(wèi)星的加速度為D．衛(wèi)星的周期為2.設(shè)地球的半徑為R0，質(zhì)量為m的衛(wèi)星在距地面2R0高處做勻40【解析】選D。衛(wèi)星在距地面2R0高處做勻速圓周運動，由牛頓第二定律得：在地球表面處有，其中r1=R0，r2=3R0，解以上各式得：選項A、B、C錯誤，D正確?！窘馕觥窟xD。衛(wèi)星在距地面2R0高處做勻速圓周運動，由牛頓413.(2013·山東高考)雙星系統(tǒng)由兩顆恒星組成，兩恒星在相互引力的作用下，分別圍繞其連線上的某一點做周期相同的勻速圓周運動。研究發(fā)現(xiàn)，雙星系統(tǒng)演化過程中，兩星的總質(zhì)量、距離和周期均可能發(fā)生變化。若某雙星系統(tǒng)中兩星做圓周運動的周期為T,經(jīng)過一段時間演化后，兩星總質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼膋倍，兩星之間的距離變?yōu)樵瓉淼膎倍，則此時圓周運動的周期為()3.(2013·山東高考)雙星系統(tǒng)由兩顆恒星組成，兩恒星在相42【解析】選B。設(shè)兩顆星的質(zhì)量分別為m1、m2，做圓周運動的半徑分別為r1、r2，根據(jù)萬有引力提供向心力可得：聯(lián)立解得：m1+m2=即T2=因此，當(dāng)兩星總質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼膋倍，兩星之間的距離變?yōu)樵瓉淼膎倍時，兩星圓周運動的周期為選項B正確，其他選項均錯?！窘馕觥窟xB。設(shè)兩顆星的質(zhì)量分別為m1、m2，做圓周運動的434.(2012·廣東高考改編）如圖所示,飛船從軌道1變軌至軌道2。若飛船在兩軌道上都做勻速圓周運動,不考慮質(zhì)量變化,相對于在軌道1上,飛船在軌道2上的()A.動能大B.向心加速度大C.運行周期短D.角速度小4.(2012·廣東高考改編）如圖所示,飛船從軌道1變軌至軌44【解析】選D。由萬有引力定律及向心力公式得由題意知r2＞r1，由此可知則Ek2＜Ek1，A錯。則a2＜a1，B錯。，則ω2＜ω1，D對。則T2＞T1，C錯?！窘馕觥窟xD。由萬有引力定律及向心力公式得45高考物理一輪復(fù)習(xí)《萬有引力定律及其應(yīng)用》課件46高考物理一輪復(fù)習(xí)《萬有引力定律及其應(yīng)用》課件47第4講

萬有引力定律及其應(yīng)用第4講48知識點1萬有引力定律及其應(yīng)用Ⅱ1.內(nèi)容自然界中任何兩個物體都是相互吸引的，引力的方向沿兩物體的連線，引力的大小F與這兩個物體質(zhì)量的乘積m1m2_______，與這兩個物體間距離r的平方_______。成正比成反比知識點1萬有引力定律及其應(yīng)用Ⅱ成正比成反比492.公式F=，其中G為引力常量，G=6.67×10-11N·m2/kg2，由卡文迪許扭秤實驗測定。3.適用條件兩個_________的相互作用。（1）質(zhì)量分布均勻的球體間的相互作用，也可用本定律來計算，其中r為_________的距離。（2）一個質(zhì)量分布均勻的球體和球外一個質(zhì)點之間的萬有引力也適用，其中r為_____________的距離。

質(zhì)點之間兩球心間質(zhì)點到球心間2.公式質(zhì)點之間兩球心間質(zhì)點到球心間50知識點2環(huán)繞速度Ⅱ1.第一宇宙速度又叫_____速度，其數(shù)值為____km/s。2.第一宇宙速度是人造衛(wèi)星在_____附近軌道環(huán)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(wèi)星的最小_____速度，也是人造衛(wèi)星的最大_____速度。4.第一宇宙速度的計算方法：（1）由得v=。（2）由得v=。環(huán)繞7.9地面發(fā)射環(huán)繞知識點2環(huán)繞速度Ⅱ環(huán)繞7.9地面發(fā)射環(huán)繞51知識點3第二宇宙速度和第三宇宙速度Ⅰ1.第二宇宙速度（脫離速度）人造衛(wèi)星脫離_____引力所需的速度，其數(shù)值為_____km/s。2.第三宇宙速度（逃逸速度）使物體掙脫_____引力束縛的最小發(fā)射速度，其數(shù)值為_____km/s

地球11.2太陽16.7知識點3第二宇宙速度和第三宇宙速度Ⅰ地球11.2太52識點4經(jīng)典時空觀和相對論時空觀Ⅰ1.經(jīng)典時空觀（1）在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量不隨_________而改變；（2）在經(jīng)典力學(xué)中，同一物理過程發(fā)生的位移和對應(yīng)時間的測量結(jié)果在不同的參考系中是_____的。2.相對論時空觀（1）在狹義相對論中，物體的質(zhì)量隨物體的速度的增加而_____，用公式表示為。（2）在狹義相對論中，同一物理過程發(fā)生的位移和對應(yīng)時間的測量結(jié)果在不同的參考系中是_____的。運動狀態(tài)相同增加不同識點4經(jīng)典時空觀和相對論時空觀Ⅰ運動狀態(tài)相同增加不53【思考辨析】（1）只有天體之間才存在萬有引力。()（2）只要已知兩個物體的質(zhì)量和兩個物體之間的距離，就可以由計算物體間的萬有引力。()（3）當(dāng)兩物體間的距離趨近于0時，萬有引力趨近于無窮大。()（4）第一宇宙速度與地球的質(zhì)量有關(guān)。()（5）地球同步衛(wèi)星的運行速度大于第一宇宙速度。()（6）若物體的發(fā)射速度大于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度，則物體可以繞太陽運行。()（7）在狹義相對論中，物體的質(zhì)量也不會隨物體的速度的變化而變化。()【思考辨析】（1）只有天體之間才存在萬有引力。()54分析：自然界中任何兩個物體之間都存在萬有引力，大到天體，小到微觀粒子之間都有萬有引力，（1）錯；萬有引力定律的公式適用于兩個質(zhì)點之間的相互作用，如果兩個物體不能看作質(zhì)點，則萬有引力定律不適用，（2）錯；當(dāng)兩個物體間的距離趨近于0時，兩個物體就不能視為質(zhì)點了，萬有引力公式不再適用，（3）錯；第一宇宙速度是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做圓周運動時的速度，萬有引力提供向心力，由萬有引力定律和牛頓第二定律得，可知第一宇宙速度與地球的質(zhì)量和半徑有關(guān)，（4）正確；第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，而地球同步衛(wèi)星距離地面有一定的高度，其運行速度小于第一宇宙速度，（5）錯；

分析：自然界中任何兩個物體之間都存在萬有引力，大到天55第二宇宙速度是使物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度，而第三宇宙速度是使物體掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度，當(dāng)物體的發(fā)射速度介于第二宇宙速度和第三宇宙速度之間時，物體可能繞太陽運行，（6）正確；在狹義相對論中，物體的質(zhì)量隨物體的速度增大而增大，（7）錯。第二宇宙速度是使物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度，而第三宇56考點1天體質(zhì)量和密度的估算【考點解讀】1.自力更生法利用天體表面的重力加速度g和天體半徑R。（1）由得天體質(zhì)量。（2）天體密度拓展延伸考點1天體質(zhì)量和密度的估算拓展延伸572.借助外援法測出衛(wèi)星繞天體做勻速圓周運動的半徑r和周期T。（1）由得天體的質(zhì)量。（2）若已知天體的半徑R，則天體的密度。若衛(wèi)星繞中心天體表面運行時，軌道半徑r=R，則有2.借助外援法58【典例透析1】(2012·福建高考）一衛(wèi)星繞某一行星表面附近做勻速圓周運動,其線速度大小為v。假設(shè)宇航員在該行星表面上用彈簧測力計測量一質(zhì)量為m的物體重力,物體靜止時,彈簧測力計的示數(shù)為N。已知引力常量為G,則這顆行星的質(zhì)量為()A.B.C.D.【典例透析1】(2012·福建高考）一衛(wèi)星繞某一行星表面附59【解題探究】（1）衛(wèi)星繞行星表面做勻速圓周運動，意味著其軌道半徑與行星半徑存在什么關(guān)系？提示：兩者相等。(2)請分析衛(wèi)星的受力情況，確定向心力的來源。①受到的力：___________________。②向心力來源：_________。萬有引力（或重力）萬有引力【解題探究】（1）衛(wèi)星繞行星表面做勻速圓周運動，意味著其軌道60【解析】選B。由N=mg，得據(jù)和得故選B?！窘馕觥窟xB。由N=mg，得據(jù)61【總結(jié)提升】解決天體圓周運動問題的兩條思路(1)在中心天體表面或附近而又不涉及中心天體自轉(zhuǎn)運動時，萬有引力等于重力，即，整理得GM=gR2，稱為黃金代換。(g表示天體表面的重力加速度)(2)天體運動的向心力來源于天體之間的萬有引力，即【總結(jié)提升】解決天體圓周運動問題的兩條思路62【變式訓(xùn)練】(2013·福建高考)設(shè)太陽質(zhì)量為M，某行星繞太陽公轉(zhuǎn)周期為T，軌道可視作半徑為r的圓。已知萬有引力常量為G，則描述該行星運動的上述物理量滿足()【解析】選A。設(shè)行星質(zhì)量為m，據(jù)得GM=故選A。

【變式訓(xùn)練】(2013·福建高考)設(shè)太陽質(zhì)量為M，某行星繞太63考點2人造衛(wèi)星的運動規(guī)律【考點解讀】

1.衛(wèi)星的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系做勻速圓周運動的衛(wèi)星所受萬有引力完全提供所需向心力，即由可推導(dǎo)出：深化理解考點2人造衛(wèi)星的運動規(guī)律深化64高考物理一輪復(fù)習(xí)《萬有引力定律及其應(yīng)用》課件652.地球同步衛(wèi)星的特點(1)軌道平面一定：軌道平面和赤道平面重合。(2)周期一定：與地球自轉(zhuǎn)周期相同，即T＝24h＝86400s。(3)角速度一定：與地球自轉(zhuǎn)的角速度相同。(4)高度一定：據(jù)得衛(wèi)星離地面高度h＝r－R≈6R(為恒量)。(5)繞行方向一定：與地球自轉(zhuǎn)的方向一致。2.地球同步衛(wèi)星的特點663.極地衛(wèi)星和近地衛(wèi)星(1)極地衛(wèi)星運行時每圈都經(jīng)過南北兩極，由于地球自轉(zhuǎn)，極地衛(wèi)星可以實現(xiàn)全球覆蓋。(2)近地衛(wèi)星是在地球表面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運動的衛(wèi)星，其運行的軌道半徑可近似認為等于地球的半徑，其運行線速度約為7.9km/s。(3)兩種衛(wèi)星的軌道平面一定通過地球的球心。3.極地衛(wèi)星和近地衛(wèi)星67【典例透析2】(2013·廣東高考)如圖,甲、乙兩顆衛(wèi)星以相同的軌道半徑分別繞質(zhì)量為M和2M的行星做勻速圓周運動,下列說法正確的是()A.甲的向心加速度比乙的小 B.甲的運行周期比乙的小C.甲的角速度比乙的大 D.甲的線速度比乙的大【典例透析2】(2013·廣東高考)如圖,甲、乙兩顆衛(wèi)星以相68【解題探究】(1)衛(wèi)星向心力的來源為_________。(2)請寫出衛(wèi)星向心加速度、線速度、角速度、周期與軌道半徑關(guān)系的表達式。提示：由(3)根據(jù)什么條件比較甲、乙兩衛(wèi)星的各物理量的關(guān)系?提示：甲、乙兩顆衛(wèi)星的軌道半徑相同，而所繞中心天體的質(zhì)量不同，應(yīng)根據(jù)中心天體的質(zhì)量比較甲、乙兩衛(wèi)星的各物理量的大小關(guān)系。萬有引力【解題探究】(1)衛(wèi)星向心力的來源為_________。萬有69【解析】選A。甲、乙兩衛(wèi)星分別繞質(zhì)量為M和2M的行星做勻速圓周運動，萬有引力提供各自做勻速圓周運動的向心力。由牛頓第二定律由已知條件可得a甲<a乙，T甲>T乙，ω甲<ω乙，v甲<v乙，故正確選項為A。【解析】選A。甲、乙兩衛(wèi)星分別繞質(zhì)量為M和2M的行星做勻速70【總結(jié)提升】人造衛(wèi)星問題的解題技巧(1)利用萬有引力提供向心力的不同表述形式：①②(2)解決力與運動關(guān)系的思想還是動力學(xué)思想，解決力與運動的關(guān)系的橋梁還是牛頓第二定律。①衛(wèi)星的an、v、ω、T是相互聯(lián)系的，其中一個量發(fā)生變化，其他各量也隨之發(fā)生變化。②an、v、ω、T均與衛(wèi)星的質(zhì)量無關(guān)，只由軌道半徑r和中心天體質(zhì)量共同決定。【總結(jié)提升】人造衛(wèi)星問題的解題技巧71【變式訓(xùn)練】設(shè)同步衛(wèi)星離地心的距離為r,運行速率為v1,加速度為a1；地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2,第一宇宙速度為v2,地球的半徑為R,則下列比值正確的是()A.B.C.D.【變式訓(xùn)練】設(shè)同步衛(wèi)星離地心的距離為r,運行速率為v1,加72【解析】選B。同步衛(wèi)星的運行速率第一宇宙速度，因此選項A、D錯誤；同步衛(wèi)星的加速度(ω是地球的自轉(zhuǎn)角速度)，赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度a2=ω2R，則，選項B正確，選項C錯誤?！窘馕觥窟xB。同步衛(wèi)星的運行速率73考點3航天器的變軌問題【考點解讀】當(dāng)衛(wèi)星由于某種原因速度突然改變時（開啟或關(guān)閉發(fā)動機或空氣阻力作用），萬有引力不再等于向心力，衛(wèi)星將做變軌運行:(1)當(dāng)衛(wèi)星的速度突然增加時，，即萬有引力不足以提供向心力，衛(wèi)星將做離心運動，脫離原來的圓軌道，軌道半徑變大，當(dāng)衛(wèi)星進入新的軌道穩(wěn)定運行時由可知其運行速度比原軌道時減小。拓展延伸考點3航天器的變軌問題拓展延伸74(2)當(dāng)衛(wèi)星的速度突然減小時，，即萬有引力大于所需要的向心力，衛(wèi)星將做近心運動，脫離原來的圓軌道，軌道半徑變小，當(dāng)衛(wèi)星進入新的軌道穩(wěn)定運行時由可知其運行速度比原軌道時增大;衛(wèi)星的發(fā)射和回收就是利用這一原理。(2)當(dāng)衛(wèi)星的速度突然減小時，，即萬有75【典例透析3】(2013·新課標全國卷Ⅰ改編)2012年6月18日,“神舟九號”飛船與“天宮一號”目標飛行器在離地面343km的近圓形軌道上成功進行了我國首次載人空間交會對接。對接軌道所處的空間存在極其稀薄的大氣。下列說法正確的是()【典例透析3】(2013·新課標全國卷Ⅰ改編)2012年6月76A.為實現(xiàn)對接,兩者運行速度的大小都應(yīng)介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間B.如不加干預(yù),在運行一段時間后,“天宮一號”的動能可能會減小C.如不加干預(yù),“天宮一號”的軌道高度將緩慢降低D.航天員在“天宮一號”中處于失重狀態(tài),說明航天員不受地球引力作用A.為實現(xiàn)對接,兩者運行速度的大小都應(yīng)介于第一宇宙速度和第二77【解題探究】(1)請分析飛船和“天宮一號”的運行速度與第一宇宙速度的關(guān)系。提示:飛船和“天宮一號”的速度小于第一宇宙速度。(2)對接軌道所處的空間存在極其稀薄的大氣意味著什么?提示:對接軌道所處的空間存在極其稀薄的大氣,說明空氣阻力對飛船和“天宮一號”做負功。(3)如不加干預(yù),“天宮一號”將做什么運動?速度將如何變化?提示:如不加干預(yù),空氣阻力對“天宮一號”做負功,其速率將減小,而做向心運動,引力又會做正功,速率又將增大。【解題探究】(1)請分析飛船和“天宮一號”的運行速度與第一宇78【解析】選C。繞地球運行的飛船和“天宮一號”的速度小于第一宇宙速度,選項A錯;如不加干預(yù),在運行一段時間后,空氣阻力對“天宮一號”做負功速率減小而做向心運動,高度將緩慢降低,萬有引力又會對“天宮一號”做正功而使其動能可能會增加,故選項C對、B錯;航天員在“天宮一號”中處于失重狀態(tài)是因為其重力提供向心力,并不是不受地球引力作用,所以選項D錯?！窘馕觥窟xC。繞地球運行的飛船和“天宮一號”的速度小于第一宇79【變式訓(xùn)練】一宇宙飛船繞地球做勻速圓周運動，飛船原來的線速度是v1，周期是T1，假設(shè)在某時刻它向后噴氣做加速運動后，進入新軌道做勻速圓周運動，運動的線速度是v2，周期是T2，則()A．v1＞v2，T1＞T2B．v1＞v2，T1＜T2C．v1＜v2，T1＞T2D．v1＜v2，T1＜T2【變式訓(xùn)練】一宇宙飛船繞地球做勻速圓周運動，飛船原來的線速度80【解析】選B。設(shè)飛船原來做勻速圓周運動的軌道半徑為r1，在某時刻飛船向后噴氣做加速運動，飛船將做離心運動，進入新軌道做勻速圓周運動的軌道半徑為r2，則有r1<r2，由，故v1＞v2，又由，故T1＜T2，因此選項B正確。【解析】選B。設(shè)飛船原來做勻速圓周運動的軌道半徑為r1，在某81【資源平臺】衛(wèi)星的追及問題兩顆衛(wèi)星在同一軌道平面內(nèi)繞地球做勻速圓周運動，地球半徑為R，地球的質(zhì)量為M，a衛(wèi)星離地面的高度等于R，b衛(wèi)星離地面的高度為3R，則：（1）a、b兩衛(wèi)星運行周期之比Ta∶Tb是多少？（2）若某時刻兩衛(wèi)星正好同時通過地面同一點正上方，則a至少經(jīng)過多少個周期與b相距最遠？【資源平臺】衛(wèi)星的追及問題82【規(guī)范解答】（1）對做勻速圓周運動的衛(wèi)星使用向心力公式可得：所以（2）由ω=可知：ωa>ωb，即a轉(zhuǎn)動得更快。設(shè)經(jīng)過時間t兩衛(wèi)星相距最遠，則由圖可得：【規(guī)范解答】（1）對做勻速圓周運動的衛(wèi)星使用向心力公式83θa-θb=(2n-1)π(n=1，2，3…）其中n=1時對應(yīng)的時間最短。而θ=ωt，ω=，所以得答案：（1）