高中物理单元复习万有引力 天体运动62张PPT

(共62张PPT)
高中单元复习
万有引力
天体运动
知识基础
成正比
成反比
质点
两球心间
知识点二、环绕速度
1.第一宇宙速度又叫_________。
2.第一宇宙速度是人造地球卫星在_________绕地球做匀速圆周运动时具有的速度。
3.第一宇宙速度是人造卫星的________速度，也是人造地球卫星的_________速度。
4.第一宇宙速度的计算方法
环绕速度
地面附近
最大环绕
最小发射
知识点三、第二宇宙速度和第三宇宙速度
1.第二宇宙速度：v2＝____
km/s，使物体挣脱_____引力束缚，永远离开地球的最小发射速度。
2.第三宇宙速度：v3＝____
km/s，使物体挣脱_____引力束缚，飞到太阳系外的最小发射速度。
知识点四、经典时空观和相对论时空观
1.经典时空观
　(1)在经典力学中，物体的质量是不随__________而改变的。
　(2)在经典力学中，同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是_____的。
11.2
地球
16.7
太阳
运动状态
相同
不变
不同
不同
增大
[练习]
答案　C
答案　CD
3.(多选)关于人造地球卫星的说法正确的是(　　)
　A.卫星运行的轨道半径变大，其周期变小
　B.同步卫星只能在距离地面一定高度的赤道上空运行
　C.人造卫星在轨道上运行时处于完全失重状态
　D.所有人造地球卫星的运行速度都大于第一宇宙速度
答案　BC
4.(2015·福建理综，14)如图1，若两颗人造卫星a和b均绕地球做匀速圆周运动，a、b到地心O的距离分别为r1、r2，线速度大小分别为v1、v2，则(　　)
图1
答案　A
5.如图2所示是在同一轨道平面上的三颗不同的人造地球卫星，关于各物理量的关系，下列说法正确的是(　　)
图2
A.线速度vA＜vB＜vC
B.万有引力FA＞FB＞FC
C.角速度ωA＞ωB＞ωC
D.向心加速度aA＜aB＜aC
答案　C
【例1】　(多选)(2015·新课标全国卷Ⅰ，21)我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行；然后经过一系列过程，在离月面4
m高处做一次悬停(可认为是相对于月球静止)；最后关闭发动机，探测器自由下落。已知探测器的质量约为1.3×103
kg，地球质量约为月球的81倍，地球半径约为月球的3.7倍，地球表面的重力加速度大小约为9.8
m/s2。则此探测器(　　)
　A.在着陆前的瞬间，速度大小约为8.9
m/s
　B.悬停时受到的反冲作用力约为2×103
N
　C.从离开近月圆轨道到着陆这段时间内，机械能守恒
　D.在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度
答案　BD
【变式训练】
1.有一星球的密度跟地球密度相同，但它表面处的重力加速度是地球表面处重力加速度的4倍，则该星球的质量将是地球质量的(忽略其自转影响)(　　)
答案　D
答案　B
方法提炼
中心天体质量和密度常用的估算方法
【变式训练】
2.(多选)(2016·山西大学附中月考)已知下面的哪组数据，可以算出地球的质量M(已知引力常量G)(　　)
　A.地球绕太阳运行的周期T1及地球到太阳中心的距离R1
　B.月球绕地球运动的周期T2及月球到地球中心的距离R2
　C.地球绕太阳运行的速度v3及地球到太阳中心的距离R3
　D.人造卫星在地面附近的运行速度v4和运行周期T4
答案　BD
考点三　卫星的运行规律
1.卫星的轨道
　(1)赤道轨道：卫星的轨道在赤道平面内，同步卫星就是其中的一种。
　(2)极地轨道：卫星的轨道过南北两极，即在垂直于赤道的平面内，如极地气象卫星。
　(3)其他轨道：除以上两种轨道外的卫星轨道，且轨道平面一定通过地球的球心。
2.卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系(r＝R地＋h)
3.同步卫星的六个“一定”
【例3】　(2015·四川理综，5)登上火星是人类的梦想，“嫦娥之父”欧阳自远透露：中国计划于2020年登陆火星。地球和火星公转视为匀速圆周运动，忽略行星自转影响。根据下表，火星和地球相比(　　)
行星
半径/m
质量/kg
轨道半径/m
地球
6.4×106
6.0×1024
1.5×1011
火星
3.4×106
6.4×1023
2.3×1011
A.火星的公转周期较小
B.火星做圆周运动的加速度较小
C.火星表面的重力加速度较大
D.火星的第一宇宙速度较大
答案　B
【变式训练】
3.(2014·天津理综，3)研究表明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时。假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比(　　)
A.距地面的高度变大
B.向心加速度变大
C.线速度变大
D.角速度变大
答案　A
考点四　多星模型
?
两颗可视星构成的双星系统
三星系统(正三角形排列)
三星系统(直线等间距排列)
示意图
向心力来源
彼此给对方的万有引力
另外两星球对其万有引力的合力
另外两星球对其万有引力的合力
【例4】　2015年4月，科学家通过欧航局天文望远镜在一个河外星系中，发现了一对相互环绕旋转的超大质量双黑洞系统，如图3所示。这也是天文学家首次在正常星系中发现超大质量双黑洞。这对验证宇宙学与星系演化模型、广义相对论在极端条件下的适应性等都具有十分重要的意义。我国今年底也将发射全球功能最强的暗物质探测卫星。若图中双黑洞的质量分别为M1和M2，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动。根据所学知识，下列选项正确的是(　　)
图3
A.双黑洞的角速度之比ω1∶ω2＝M2∶M1
B.双黑洞的轨道半径之比r1∶r2＝M2∶M1
C.双黑洞的线速度之比v1∶v2＝M1∶M2
D.双黑洞的向心加速度之比a1∶a2＝M1∶M2
答案　B
答案　C
反思总结
解决双星、多星问题，紧抓四点：
(1)双星或多星的特点、规律，确定系统的中心以及运动的轨道半径。
(2)星体的向心力由其他天体的万有引力的合力提供。
(3)星体的角速度相等。
(4)星体的轨道半径不是天体间的距离。要利用几何知识，寻找两者之间的关系，正确计算万有引力和向心力。
【变式训练】
4.[双星模型](多选)宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用相互绕转，称之为双星系统。在浩瀚的银河系中，多数恒星都是双星系统。设某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图4所示。若AO>OB，则(　　)
图4
A.星球A的质量一定大于星球B的质量
B.星球A的线速度一定大于星球B的线速度
C.双星间距离一定，双星的质量越大，其转动周期越大
D.双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大
答案　BD
5.[三星模型](2015·安徽理综，24)由三颗星体构成的系统，忽略其它星体对它们的作用，存在着一种运动形式；三颗星体在相互之间的万有引力作用下，分别位于等边三角形的三个顶点上，绕某一共同的圆心O在三角形所在的平面内做相同角速度的圆周运动(图示为A、B、C三颗星体质量不相同时的一般情况)。若A星体质量为2m、B、C两星体的质量均为m，三角形的边长为a，求：
图5
(1)A星体所受合力大小FA；
(2)B星体所受合力大小FB；
(3)C星体的轨道半径RC；
(4)三星体做圆周运动的周期T。
1.(多选)中国首位“太空教师”王亚平在天宫一号太空舱内做了如下两个实验：实验一，将用细线悬挂的小球由静止释放，小球呈悬浮状。实验二，拉紧细线给小球一个垂直于线的速度，小球以悬点为圆心做匀速圆周运动，如图6所示。设线长为L，小球的质量为m，小球做圆周运动的速度为v。已知地球对小球的引力约是地面重力mg的0.9，则在两次实验中，线对小球拉力大小是(　　)
图6
答案　AD
2.(2015·重庆理综，2)宇航员王亚平在“天宫1号”飞船内进行了我国首次太空授课，演示了一些完全失重状态下的物理现象。若飞船质量为m，距地面高度为h，地球质量为M，半径为R，引力常量为G，则飞船所在处的重力加速度大小为(　　)
答案　B
3.对于环绕地球做圆周运动的卫星来说，它们绕地球做圆周运动的周期会随着轨道半径的变化而变化，某同学根据测得的不同卫星做圆周运动的半径r与周期T关系作出如图7所示图象，则可求得地球质量为(已知引力常量为G)(　　)
图7
答案　A
4.(2015·山东理综，15)如图8，拉格朗日点L1位于地球和月球连线上，处在该点的物体在地球和月球引力的共同作用下，可与月球一起以相同的周期绕地球运动。据此，科学家设想在拉格朗日点L1建立空间站，使其与月球同周期绕地球运动。以a1、a2分别表示该空间站和月球向心加速度的大小，a3表示地球同步卫星向心加速度的大小。以下判断正确的是(　　)
图8
A.a2>a3>a1
B.a2>a1>a3
C.a3>a1>a2
D.a3>a2>a1
答案　D
答案　C
【例1】　(多选)如图1所示
，A表示地球同步卫星，B为运行轨道比A低的一颗卫星，C为地球赤道上某一高山山顶上的一个物体，两颗卫星及物体C的质量都相同，关于它们的线速度、角速度、运行周期和所受到的万有引力的比较，下列关系式正确的是(　　)
图1
A.vB＞vA＞vC
B.ωA＞ωB＞ωC
C.FA＞FB＞FC
D.TA＝TC＞TB
答案　AD
【变式训练】
1.(2016·江西鹰潭模拟)有a、b、c、d四颗卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球一起转动，b在地面附近近地轨道上正常运动，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，设地球自转周期为24
h，所有卫星的运动均视为匀速圆周运动，各卫星排列位置如图2所示，则下列关于卫星的说法中正确的是(　　)
图2
答案　C