高考物理一輪復習-專題四-第4講-萬有引力定律及其應用課件

第4講萬有引力定律及其應用考點1萬有引力定律及應用1．萬有引力定律(1)萬有引力定律的內容和公式質量的乘積

①內容：自然界中任何兩個物體都是互相吸引的，引力的大小跟這兩個物體的___________成正比，跟它們的__________成反比．距離的平方1.引力常量，由英國物理學家________利用扭秤裝置第一次測得． (2)適用條件：公式適用于_____間的相互作用．均勻的球體也可視為質量集中于球心的質點，r是兩球心間的距離．2．應用萬有引力定律分析天體的運動卡文迪許質點

(1)總體思路：天體運動的軌跡近似為圓軌道，向心力來源于萬有引力，線速度v、角速度ω、周期T、加速度a都決定于軌道半徑r，參量之間相互制約．6.67×10－11N·m2/kg22.mω2RgR2

(2)建立方程解決問題的方法：運動學參量給出物體需要的向心力都應與萬有引力建立方程，進行討論．3.(3)天體質量M、密度ρ的估算小小大大4.

(4)通訊衛(wèi)星：即地球同步通訊衛(wèi)星，與地球自轉周期_____，角速度相同；與地球赤道同平面，在赤道的_____方，高度一定，繞地球做勻速圓周運動；線速度、向心加速度大小相同．三顆同步衛(wèi)星就能覆蓋地球．相同正上

(5)“雙星”問題：兩顆星球運行的角速度、周期相等；軌道半徑不等于引力距離(重要)．)D1．(單選)下列哪一組數據不能夠估算出地球的質量(A．月球繞地球運行的周期與月地之間的距離B．地球表面的重力加速度與地球的半徑C．繞地球運行衛(wèi)星的周期與線速度D．地球表面衛(wèi)星的周期與地球的密度5.6.

2．(單選)(2011年肇慶檢測)“嫦娥二號”衛(wèi)星于2010年10月1日18時59分57秒在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，“嫦娥二號”衛(wèi)星在距月球表面約100km高度的軌道上繞月運行，較“嫦娥一號”距月表200km的軌道要低，若把這兩顆衛(wèi)星的運行都看成是繞月球做勻速圓周運動，下列說法正確的是()BA．“嫦娥二號”的線速度較小B．“嫦娥二號”的周期較小C．“嫦娥二號”的角速度較小D．“嫦娥二號”的向心加速度較小7.3．(單選)(2011年廣州一模)某一時刻，所有的地球同步衛(wèi)星()DA．向心力相同C．向心加速度相同B．線速度相同D．離地心的距離相同

解析：所有的地球同步衛(wèi)星離地心的高度都相同；注意線速度、向心加速度是矢量．選項D正確．

4．在天體運動中，將兩顆彼此距離較近的恒星稱為雙星．它們圍繞兩球連線上的某一點做圓周運動．由于兩星間的引力而使它們在運動中距離保持不變．已知兩星質量分別為M1

和M2，相距L，求它們的角速度．8.

解：如圖22，設M1的軌道半徑為r1，M2

的軌道半徑為r2，由于兩星繞O點做勻速圓周運動的角速度相同，都設為ω，根據萬有引力定律有：圖229.考點2衛(wèi)星變軌問題和三種宇宙速度

1．衛(wèi)星變軌問題 (1)解衛(wèi)星變軌問題，可根據其向心力的供求平衡關系進行分析求解． ①若F供＝F求，供求平衡——物體做勻速圓周運動．10.②若F供＜F求，供不應求——物體做離心運動．③若F供＞F求，供過于求——物體做向心運動．衛(wèi)星要達到由圓軌道變成橢圓軌道或由橢圓軌道變成圓軌道的目的，可以通過加速(離心)或減速(向心)實現．(2)行星(衛(wèi)星)的運動軌道為橢圓時，恒星(或行星)位于該橢或運動時間進行定性分析．(3)速率比較：同一點上，外軌道速率大；同一軌道上，離焦點越近速率越大．11.

(4)衛(wèi)星在變軌過程中，機械能并不守恒．軌道半徑越大，運動的速度越小，但發(fā)射時所需要的能量卻越多，即發(fā)射速度要越大．

(5)在處理變軌問題時，一定要分清圓軌道與橢圓軌道，弄清楚軌道切點上速度的關系，再根據機械能的變化分析衛(wèi)星的運動情況．2．三種宇宙速度(1)第一宇宙速度(環(huán)繞速度)：v＝7.9km/s，是人造衛(wèi)星近地環(huán)繞速度．它是人造衛(wèi)星在地面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運動所必須具有的速度，是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，該速度又是環(huán)繞地球做勻速圓周運動的衛(wèi)星中的最大運行速度．第一宇宙速度的求解方法如下：12.13.(2)第二宇宙速度(脫離速度)：v＝11.2km/s，在地面上發(fā)射物體，使之能夠脫離地球的引力作用，成為繞太陽運行的人造行星或飛到其他行星上去所必需的最小發(fā)射速度，稱為第二宇宙速度．(3)第三宇宙速度(逃逸速度)：v＝16.7km/s，在地面上發(fā)射物體，使之最后能脫離太陽的引力范圍，飛到太陽系以外的宇宙空間所必需的最小速度，稱為第三宇宙速度．14.

5．(雙選)2008年9月25日至28日我國成功實施了“神舟”七號載人航天飛行并實現了航天員首次出艙．飛船先沿橢圓軌道飛行，后在遠地點343千米處點火加速，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行周期約為90分鐘．如圖4－4－1所示，下列判斷正確的是()圖4－4－115.

A．飛船變軌前后的機械能相等 B．飛船在圓軌道上時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動的角度速度大于同步衛(wèi)星運動的角速度 D．飛船變軌前通過橢圓軌道遠地點時的加速度大于變軌后沿圓軌道運動的加速度

在此圓軌道上運動的角速度大于同步衛(wèi)星運動的角速度，C正確；飛船變軌前通過橢圓軌道遠地點時只有萬有引力提供向心力，變軌后沿圓軌道運動也是只有萬有引力提供向心力，所以加速度相等，D不正確．

解析：飛船點火變軌，前后的機械能不守恒，所以A不正確；飛船在圓軌道上時的萬有引力提供向心力，航天員出艙前后都處于失重狀態(tài)，B正確；飛船在此圓軌道上運動的周期90答案：BC16.6．(雙選)(2011年增城調研)關于衛(wèi)星的說法中正確的是()

A．繞地球做勻速圓周運動的衛(wèi)星的運行速度可能達到10km/s B．同步衛(wèi)星運行經過廣州正上空 CD17.

7．(單選)地球同步衛(wèi)星離地心的距離為r，運動速度為v1，加速度為a1；地球赤道上的物體隨地球自轉的向心加速度為a2，第一宇宙速度為v2，地球半徑為R，則下列關系正確的是()A18.熱點人造衛(wèi)星和天體運動問題

【例1】(單選)(2010年重慶卷)月球與地球質量之比約為1∶80，有研究者認為月球和地球可視為一個由兩質點構成的雙星系統(tǒng)，它們都圍繞月地連線上某點O做勻速圓周運動．據此觀點，可知月球與地球繞O點運動的線速度大小之比約為()CA．1∶6400C．80∶1B．1∶80D．6400∶119.20.

1．(雙選)(2010年深圳一模)某衛(wèi)星在月球上空繞月球做勻速圓周運動，若已知該衛(wèi)星繞月球的周期和軌道半徑，則由已知物理量可以求出()ADA．月球的質量C．月球對衛(wèi)星的引力B．月球的密度D．衛(wèi)星的向心加速度

2．(單選)(2010年全國卷Ⅱ)已知地球同步衛(wèi)星離地面的高度約為地球半徑的6倍．若某行星的平均密度為地球平均密度的一半，它的同步衛(wèi)星距其表面的高度是其半徑的2.5倍，則該行星的自轉周期約為()BA．6小時B．12小時C．24小時D．36小時21.22.易錯點：人造衛(wèi)星變軌問題【例1】一顆正在繞地球轉動的人造衛(wèi)星，由于受到阻力作用則將會出現()BA．速度變小C．角速度變小B．動能增大D．半徑變大23.

1．(單選)(廣東四校2011屆高三聯考)如圖4－4－2所示，a、b、c是在地球大氣層外圓形軌道上運動的3顆衛(wèi)星，下列說法正確的是()D

A．b、c的線速度大小相