名師導(dǎo)學(xué)高考物理一輪 .萬有引力定律天體運(yùn)動(dòng)課件

第4節(jié)萬有引力定律天體運(yùn)動(dòng)一、開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律定律內(nèi)容圖示開普勒第一定律(軌道定律)所有行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是

，太陽處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上開普勒第二定律(面積定律)對任意一個(gè)行星來說，它與太陽的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的開普勒第三定律(周期定律)所有行星的軌道的的三次方跟它的公轉(zhuǎn)的二次方的比值都相等，即＝k橢圓面積半長軸周期內(nèi)容：自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的大小與物體

成正比，與它們之間

成反比.

公式：，式中G為

，G＝

.3.適用條件：萬有引力定律適用于兩質(zhì)點(diǎn)間萬有引力大小的計(jì)算.

質(zhì)量的乘積距離的平方引力常量6.67×10－11N·m2/kg2二、萬有引力定律1.基本方法把天體(或人造衛(wèi)星)的運(yùn)動(dòng)看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其所需向心力由萬有引力提供.2.解決天體圓周運(yùn)動(dòng)問題的兩條思路三、萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用4．同步衛(wèi)星的五個(gè)“一定”(1)軌道平面一定：軌道平面與

共面．(2)周期一定：與地球自轉(zhuǎn)周期

，即T＝24h.(3)角速度一定：與地球自轉(zhuǎn)的角速度

．地球赤道相同相同5．三種宇宙速度宇宙速度數(shù)值(km/s)意義第一宇宙速度7.9這是衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最小發(fā)射速度，若7.9km/s≤v＜11.2km/s，物體繞

運(yùn)行(環(huán)繞速度)軌道為橢圓第二宇宙速度11.2這是物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度，若11.2km/s≤v＜16.7km/s，物體繞

運(yùn)行(脫離速度)第三宇宙速度16.7這是物體掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度，若v≥16.7km/s，物體將脫離

在宇宙空間運(yùn)行(逃逸速度)地球太陽太陽系1．經(jīng)典時(shí)空觀(1)在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是不隨

而改變的．(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(shí)間的測量結(jié)果在不同的參考系中是

．四、經(jīng)典時(shí)空觀和相對論時(shí)空觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同的增大的

不同的

例1一艘直宇宙糖飛船施飛近層某一回新發(fā)祖現(xiàn)的損行星嶼，并東進(jìn)入暗靠近諸該行爐星表命面圓首形軌牙道運(yùn)興行數(shù)請圈后駁，著違陸在如該行釣星上慶，宇掏宙飛喪船上盼備有槍以下俗實(shí)驗(yàn)差器材寺：A．精跟確秒亡表一計(jì)只B．質(zhì)防量為m的物稈體一暖個(gè)C．彈滅簧秤夕一只D．天絞平一奸架(包括閘砝碼揭一套)題型曉一：呆中心收天體撓的質(zhì)熟量和事密度熔的計(jì)邀算已知堂宇航籃員在公繞行星及著閣陸后王各做時(shí)一次墨測量核，根命據(jù)所暴測量銜的數(shù)鎮(zhèn)據(jù)可賭以求跡出該盈星球辣的質(zhì)洽量M、半迅徑R(已知旬引力資常量喂為G).(1對)兩次監(jiān)測量羊的物透理量皮分別共為．(2瞞)兩次鑒測量徐所選禍用的仔儀器牢分別弄為__擴(kuò)__匹__白__涼(用該巷儀器歪的字樹母序纖號表壇示)(3幸)用所歌測值祖求出怪星球儀質(zhì)量M、半夫徑R.【思路通點(diǎn)撥】牢記倉萬有躲引力宋在天大文學(xué)巧中應(yīng)姓用的抖兩條熔思路裹，確賣定方惱法和蓬要測涉量的峰物理蟻量，晝再選干擇器仿材．例2如圖A為靜填止于宜地球刷赤道辟上的妄物體孔、B為近戶地衛(wèi)秘星、C為地書球同砌步衛(wèi)燦星，嘩請分概析三教者的肌線速玩度、步角速鉆度、迷周期省、加端速度魔的大翼小關(guān)制系為__汽_、__唇__、__翻_、__基__只.【思路孩點(diǎn)撥】弄清暴人造達(dá)地球柿衛(wèi)星黨和隨腎地球摘自轉(zhuǎn)偵物體奧做圓露周運(yùn)行動(dòng)的惡向心魔力來輕源是菠解題賓的關(guān)林鍵．題型乓二：異人造朋衛(wèi)星方的環(huán)鋼繞速執(zhí)度、稱周期傻的比飲較問圾題【答案】vB>vC>vA，ωB>ωC＝ωA，TB<TC＝TA，aB>aC>aA題型遷三：朽人造夫衛(wèi)星糞的發(fā)倒射和巡壽變軌徑問題例3發(fā)射草地球憲同步晉衛(wèi)星牢時(shí)，街先將綁衛(wèi)星發(fā)糕射至采近地街圓軌拒道1，然晶后經(jīng)芒點(diǎn)火，愁使其小沿橢務(wù)圓軌覽道2運(yùn)行兔，最演后再次點(diǎn)竿火，樸將衛(wèi)坊星送讓入同以步軌胳道3.軌道1、2相切激于Q點(diǎn)，砍軌道2、3相切牢于P點(diǎn)，鄰如右視圖．企關(guān)于依這顆狗衛(wèi)星風(fēng)分別央在1、2、3軌道央上正區(qū)常運(yùn)亭行時(shí)遼，以撐下說常法正初確的疲是()A．衛(wèi)宅星在支三個(gè)蜂軌道壁運(yùn)動(dòng)孝的周災(zāi)期關(guān)忌系是興：T1<T3<T2B．衛(wèi)緣瑞星在餃軌道3上的嶄角速那度小氏于在葉軌道1上的岡角速爆度C．衛(wèi)征星在化軌道1上經(jīng)右過Q點(diǎn)時(shí)驚的動(dòng)援能小杰于它敘在軌疫道2上經(jīng)則過Q點(diǎn)時(shí)寒的動(dòng)噸能D．衛(wèi)尸星在挑軌道2上運(yùn)講動(dòng)時(shí)廉的機(jī)勢械能焰可能類等于辜它在憐軌道3上運(yùn)得動(dòng)時(shí)屬的機(jī)場械能【答案】BC題型興四：尤雙星喇系統(tǒng)俗問題【答案】A【方法榮與知渠識感脈悟】雙星迅類問角題要跟注意芽區(qū)分螺引力升距離銅與運(yùn)擱行半女徑．宋引力霧距離延等于剩雙星邀之間房誠的距俱離，版引力共提供饅雙星責(zé)做勻霜速圓蛇周運(yùn)康動(dòng)的芝向心忘力，程且雙灑星具餃有相層同的堆角速護(hù)度．慶雙星獅運(yùn)行陸的半軌徑不鹿等于芹引力福距離師的一寶半，切也不康等于突雙星未之間虎的距戲離，巧而應(yīng)乘先假斬設(shè)雙掏星做弊勻速考圓周罵運(yùn)動(dòng)現(xiàn)的圓飽心，罰進(jìn)而渾找到慘雙星嫩的運(yùn)冰行半膽徑與婦引力昨距離枝之間本的關(guān)萍系．1．關(guān)保于環(huán)主繞地濃球運(yùn)頂動(dòng)的遺衛(wèi)星刻，下席列說太法正宵確的冬是(活)A．分澇別沿查圓軌織道和豆橢圓耗軌道環(huán)運(yùn)行播的兩昌顆衛(wèi)疏星，所不可惡能具值有相鏡同的嗎周期B．沿乓橢圓矮軌道蛇運(yùn)行走的一暗顆衛(wèi)籍星，植在軌癥道不并同位油置可貪能具麻有相醋同的脆速率C．在茫赤道涌上空既運(yùn)行魯?shù)膬裳腩w地辟球同碼步衛(wèi)床星，解它們父的軌播道半致徑有蘭可能譜不同D．沿爐不同篇軌道務(wù)經(jīng)過談北京典上空蜻的兩熊顆衛(wèi)仁星，彈它們弊的軌浪道平倦面一夾定會頑重合BA3．(2懲01嘴2安徽)我國斬發(fā)射欺的“天宮民一號”和“神舟凍八號”在對跪接前鮮，“天宮乏一號”的運(yùn)兇行軌這道高嶄度為35訂0貝km，“神舟頌八號”的運(yùn)鴉行軌標(biāo)道高誦度為34恢3再km充.它們躺的運(yùn)選行軌薄道均徑視為全圓周飼，則(氣)A．“天宮盒一號”比“神舟捐八號”速度槍大B．“天宮咳一號”比“神舟鍬八號”周期鐮長C．“天宮狗一號”比“神舟影八號”角速拆度大D．“天宮狡一號”比“神舟邪八號”加速點(diǎn)度大B4．(2周01辭1全國半卷Ⅰ)我國“嫦娥炎一號”探月珠衛(wèi)星謠發(fā)射腹后，宜先在“24小時(shí)食軌道”上繞眉地球絕運(yùn)行(即繞娘地球臂一圈構(gòu)需要24小時(shí))；然察后，迫經(jīng)過忘兩次籃變軌干依次禮到達(dá)“48小時(shí)抽軌道”和“72小時(shí)維軌道”；最挨后奔被向月仔球．衫如果搜按圓塔形軌雖道計(jì)帽算，咸并忽南略衛(wèi)貧星質(zhì)秧量的饅變化踏，則手在每貫次變測軌完柏成后玩與變深軌前微相比(堡)A．衛(wèi)籠星動(dòng)屠能增依大，太引力騙勢能宋減小B．衛(wèi)臺星動(dòng)欺能增剪大，沈引力斧勢能萍增大C．衛(wèi)擔(dān)星動(dòng)豆能減堵小，役引力幫勢能斧減小D．衛(wèi)鴉星動(dòng)竊能減響小，振引力壯勢能做增大D【解析】周期容變長累，表頑明軌捐道半細(xì)徑變瘦大，駛速度筐減小本，動(dòng)慰能減館小，胖引力抬做負(fù)盒功故閘引力奇勢能付增大云選D.*5.(2興01爪2江蘇)20睛11年8月，“嫦娥二號”成功亞進(jìn)入耳了環(huán)續(xù)繞“日地拉格犬朗日羽點(diǎn)”的軌翅道，歸我國釣成為世界見上第西三個(gè)袍造訪圾該點(diǎn)彈的國畏家．如圖職所示跑，該由拉格聚朗日最點(diǎn)位阿于太冬陽和種地球翻連線搖的延釘長線國上，窯一飛嘗行器蝴處于員該點(diǎn)重，在第幾乎呀不消迷耗燃霜料的第情況恭下與材地球脂同步屑繞太和陽做軟圓周俘運(yùn)動(dòng)國，則雅此飛摩行器朽的(泛)A．線升速度亂大于的地球司的線痕速度B．向爐心加貿(mào)速度凈大于筋地球巷的向如心加參速度C．向劈燕心力甲僅由蘆太陽狡的引紹力提皆供D．向楚心力悶僅由葡地球無的引桂力提悉供AB【解析】飛行畜器與駐地球猛同步滑繞太席陽做遍圓周祥運(yùn)動(dòng)枯，所搏以ω飛＝ω地，由戶圓周鳳運(yùn)動(dòng)考線速擺度和兔角速填度的筆關(guān)系v＝rω得v飛>v地，選斑項(xiàng)A正確卡；由讓公式a＝rω2知，a飛>a地，選麻項(xiàng)B正確誼；飛恢行器蟲受到紐奉太陽怖和地欺球的筍萬有貍引力乳，方爬向均薪指向俱圓心貨，其蟻合力咱提供祥向心換力，椒故C、D選項(xiàng)斯錯(cuò)．【鞏固扶基礎(chǔ)】A*2.下列稈關(guān)于赤地球汗同步揉通信按衛(wèi)星穩(wěn)的說傲法中祥，正聯(lián)確的擾是(犁)A．為齡避免績通信營衛(wèi)星棟在軌畝道上慈相撞樹，應(yīng)宰使它榆們運(yùn)售行在蹤蝶不同勻的軌艱道上B．通泊信衛(wèi)核星定勝點(diǎn)在別地球櫻上空延某處低，各殺個(gè)通頓信衛(wèi)浪星的合角速礙度相拐同，紛但線氣速度挽可以瞎不同C．不稼同國塊家發(fā)先射通傷信衛(wèi)哲星的瘦地點(diǎn)素不同逢，這愿些衛(wèi)狐星軌屋道一校定在田同一糞平面秩內(nèi)D．通萬信衛(wèi)維星只竭能運(yùn)只行在碎赤道辭上空閃某一終恒定唯高度碌上CDB4．月角球繞肝地球袋做勻格速圓酷周運(yùn)臺動(dòng)的脫向心蛋加速策度大物小為a，設(shè)耗月球濁表面窗的重飼力加凡速度隊(duì)大小肥為g1，在擋月球腸繞地伐球運(yùn)晝行的環(huán)軌道帽處由徑地球約引力稻產(chǎn)生釋的加蜘速度告大小壺為g，則(瓶)A．g＋g1＝aB．g1－g＝aC．g＝aD．g1＝aC【提升胞能力】5．在雀日常擱生活辨中，充我們清并沒選有發(fā)窄現(xiàn)物想體的私質(zhì)量活隨物頸體的朱運(yùn)動(dòng)適的變艙化而砌變化羽，其查原因匹是(宅)A．運(yùn)洲動(dòng)物架體無羊法稱策質(zhì)量B．物餃體的磚速度旋遠(yuǎn)小散于光貫速，格質(zhì)量岔變化潔極小C．物訪體質(zhì)平量太辜大D．物級體質(zhì)壟量不產(chǎn)隨速盼度變淡化而準(zhǔn)變化BCD*7.嫦娥藍(lán)二號巖衛(wèi)星夫已成霧功發(fā)鹽射，窯這次發(fā)滲射后今衛(wèi)星些直接落進(jìn)入挪近地鴨點(diǎn)高度20膀0公里此、遠(yuǎn)遼地點(diǎn)攏高度剝約38萬公里的冤地月萬轉(zhuǎn)移固軌道棉直接歌奔月爽．當(dāng)分衛(wèi)星巖到達(dá)鍵月球檢附近磚的特鼠定位好置時(shí)炒，衛(wèi)矮星就品必須“急剎紗車”，也餅就是膜近月匯制動(dòng)搶，以膀確保掀衛(wèi)星五既能侵被月閣球準(zhǔn)欠確捕絡(luò)獲，兄又不波會撞悔上月模球，待并由俊此進(jìn)沸入近葵月點(diǎn)10伯0公里拖、周揀期12小時(shí)慢的橢淋圓軌朱道a.再經(jīng)裂過兩忘次軌集道調(diào)怕整，吊進(jìn)入10予0公里年的近妥月圓計(jì)軌道b，軌鐘道a和b相切臉于P點(diǎn)，磚如圖紅所示感．下塊列說觀法正貴確的搜是(植)A．嫦忍娥二氏號衛(wèi)數(shù)星的星發(fā)射涂速度葡大于7.召9嫩k諷m/稿s，小娃于11士.2驗(yàn)k大m/埋sADB．嫦武娥二歡號衛(wèi)發(fā)星的菜發(fā)射奏速度滴大于11膨.2隸k薦m/隱sC．嫦箱娥二模號衛(wèi)挺星在a、b軌道扯經(jīng)過P點(diǎn)的蘭速度va＝vbD．嫦束娥二燦號衛(wèi)睡星在a、b軌道那經(jīng)過P點(diǎn)的緞加速下度分假別為aa、ab則aa＝ab8．某尾網(wǎng)站葛報(bào)道浪，美梁科學(xué)果家發(fā)容現(xiàn)太絨陽系挺外第膠一顆“全宜供居”行星褲，其間質(zhì)量番約為手地球送質(zhì)量武的6.進(jìn)4倍．經(jīng)如果梁某一攤天發(fā)茅射一皺顆載上人航柱天器事到該驕行星愧上去從，測看得一朋個(gè)在傭地球蠅表面脾質(zhì)量魯為50錢k柿g的人悶在該棚行星盲表面背的重眾力約借為80伸0療N，而壤地球息表面荷處的靜重力推加速遲度為10見m贏/s2.根據(jù)墾上述嶼信息盜，你排認(rèn)為泄下列拐說法愧正確擦的是(竊)A．載勁人航兄天器鹿的發(fā)秤射速差度約釋為7.醒9小km謊/sB．載敲人航原天器偶的發(fā)比射速析度小政于11慣.2朱k誓m/嘆sC．該梨行星沙的半凱徑與嘩地球枝的半內(nèi)徑之部比約湖為2∶1D．該鋒行星超的半笛徑與裝地球蛋的半子徑之陽比約討為3∶1C9．19東30年，駝美國湖天文述學(xué)家席湯博順發(fā)現(xiàn)眠了曾經(jīng)龍是太言陽系鍋九大精行星窄之一走的冥舊王星迷．其發(fā)頑現(xiàn)過鐵程可碧簡化夠?yàn)椋和μ柕较档呐钍疽鈭D蝦如圖追所示鑄，A為太寇陽系寨的一偏顆行省星，摸它繞臣太陽O運(yùn)行面的軌期道近呢似為粥圓.湯博勻已測誰得A行星陰運(yùn)動(dòng)膚的軌蝦道半撕徑為R0，周般期為T0.長期博觀測口發(fā)現(xiàn)罵，A行星違實(shí)際忌運(yùn)動(dòng)金的軌概道與趕圓軌飽道總贈(zèng)存在俊一些稱偏離強(qiáng)，且疏周期潛性地緊每隔t0時(shí)間膨發(fā)生松一次睜最大源的偏朵離，(t0＞T0)湯博敬認(rèn)為糖形成雷這種有現(xiàn)象付的原搬因可磁能是A行星斥外側(cè)詠還存遲在著哈一顆狗未知御的行退星B，它銳對A行星盈的萬垮有引或力引弟起A軌道平的偏秒離。攻假設(shè)汪行星B的運(yùn)許行軌橫道與A在同屆一平林面內(nèi)磚，且退與A的繞蓬行方撓向相岸同.根據(jù)撈上述惰現(xiàn)象運(yùn)及假鞋設(shè)，逗對于加未知阿行星B，能堪估算錄它的(齊)A．質(zhì)脂量B．密凱度C．體撞積D．軌毅道半皺徑D11．某峽顆地貴球同渣步衛(wèi)語星正導(dǎo)下方各的地圍球表等面上信有一譽(yù)觀察穗者，惱他用墊天文虛望遠(yuǎn)悅鏡觀絲式察被蟲太陽煌光照普射的譽(yù)此衛(wèi)木星．隨試問仆，春平分那菠天(太陽雹光直偵射赤夕道)在日蠶落后12小時(shí)鼠內(nèi)有鞠多長招時(shí)間久該觀泳察者毀看不來見此賊衛(wèi)星神？已難知地爭球半糧徑為R，地晴球表口面處捎的重述力加趴速度終為g，地魯球自殺轉(zhuǎn)周丹期為T，不曲考慮施大氣許對光胃的折炭射．【解析】根據(jù)移題意振畫出賢衛(wèi)星滿接受魔不到賀太陽