高三物理第二輪復(fù)習(xí)-《萬(wàn)有引力與天體運(yùn)動(dòng)》課件

萬(wàn)有引力與天體運(yùn)動(dòng)萬(wàn)有引力定律：1、內(nèi)容：宇宙間任意兩個(gè)有質(zhì)量的物體間都存在相互吸引力，其大小與兩物體的質(zhì)量乘積成正比，與它們間距離的二次方成反比，引力的方向在它們的連線上。2、公式：

其中引力常量G＝6.67×10-11N·m2/kg2

3、適用條件：適用于質(zhì)點(diǎn)或均勻球體之間，其中r為質(zhì)點(diǎn)間、球心間或質(zhì)點(diǎn)與球心間的距離1、重力是萬(wàn)有引力產(chǎn)生的，由于地球的自轉(zhuǎn),,因而地球表面的物體隨地球自轉(zhuǎn)時(shí)需要向心力,重力實(shí)際上是萬(wàn)有引力的一個(gè)分力,另一個(gè)分力就是物體隨地球自轉(zhuǎn)地需要的向心力.2、重力不是都指向球心，在兩極和赤道重力的方向是指向球心的。3、重力加速度是隨緯度變化而變化，從赤道到兩極逐漸增大。4、在地球的同一緯度處，g隨物體離地面的高度的增大面減小。5、通常計(jì)算中因重力和萬(wàn)有引力相差不大，而認(rèn)為兩者相等，即常用來(lái)計(jì)算地球表面重力加速度的大小。1、星體繞中心天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力完全提供向心力，則萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用：2、地面上的物體，需要向心力很小，可以忽略：應(yīng)用時(shí)根據(jù)實(shí)際情況選用相應(yīng)的公式進(jìn)行分析。此式為黃金代換式或3、不管是衛(wèi)星還是地面上的物體，都是做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，都能用圓周運(yùn)動(dòng)的公式，常用的公式有：三.人造地球衛(wèi)星和宇宙速度1.衛(wèi)星向心加速度、繞行速度、角速度、周期與半徑的關(guān)系：（r越大，T越大）（r越大，a越?。╮越大，ω越小）（r越大，v越?。╇S著r的增大a變小，V變小，w變小，T變大水金地火木土天海萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用③第三宇宙速度（逃逸速度）：v=16.7千米/秒；（衛(wèi)星掙脫太陽(yáng)束縛的最小發(fā)射速度）宇宙速度①第一宇宙速度（環(huán)繞速度）：v=7.9千米/秒；（地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，地球衛(wèi)星最大的繞行速度）②第二宇宙速度（脫離速度）：v=11.2千米/秒；（衛(wèi)星掙脫地球束縛變成小行星的最小發(fā)射速度）【問(wèn)題】地面上的物體，怎樣才能成為人造地球衛(wèi)星呢？三.人造地球衛(wèi)星和宇宙速度【例題】人造衛(wèi)星的天線偶然折斷，天線將做：

A.自由落體運(yùn)動(dòng)

B.平拋運(yùn)動(dòng)

C.遠(yuǎn)離地球飛向太空

D.繼續(xù)和衛(wèi)星一起沿軌道運(yùn)轉(zhuǎn)【答案】

D萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用【例題】人造衛(wèi)星以地心為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是：

A.半徑越大，速率越大，周期越小

B.半徑越大，速率越小，周期越大

C.所有衛(wèi)星的角速度相同，與半徑無(wú)關(guān)

D.所有衛(wèi)星的速率均相同，與半徑無(wú)關(guān)【答案】B萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用Rh3、所有的同步衛(wèi)星的角速度為一個(gè)定值。4、所有的同步衛(wèi)星的周期為一個(gè)定值T＝24h。5、所有的同步衛(wèi)星的軌道高度為一個(gè)定值。代入數(shù)據(jù)得：h=3.6×107(m)1、所有的同步衛(wèi)星只能分布在赤道上方的一個(gè)確定軌道上。2、所有的同步衛(wèi)星的線速度為一個(gè)定值。同步衛(wèi)星2008奧運(yùn)期間，為滿(mǎn)足電視轉(zhuǎn)播需要，能否在北京上空定點(diǎn)一顆通信衛(wèi)星？試說(shuō)明理由。想一想萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用【說(shuō)明】1.為了同步衛(wèi)星之間不互相干擾，大約3°左右才能放置1顆，這樣地球的同步衛(wèi)星只能有120顆。可見(jiàn)，空間位置也是一種資源。2.同步衛(wèi)星主要用于通訊。要實(shí)現(xiàn)全球通訊，只需三顆同步衛(wèi)星即可。近地衛(wèi)星、赤道上的物體與同步衛(wèi)星1、在赤道上的物體受到的萬(wàn)有引力分解成2個(gè)分力，其中一個(gè)分力提供物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，另一個(gè)分力是重力向心力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于重力故在近似計(jì)算中忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，而認(rèn)為地面上物體的重力和萬(wàn)有引力大小相等。地面上的物體，需要向心力很小，可以忽略：2、繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星只受一個(gè)萬(wàn)有引力，對(duì)近地衛(wèi)星來(lái)講星體繞中心天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力完全提供向心力，則例：同步衛(wèi)星距地心間距為r，運(yùn)行速率為V1，加速度為a1，地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度國(guó)a2，地球半徑為R，第一宇宙速度為V2，則下列比值中正確的是AC如圖所示，a、b、c是在地球大氣層外圓形軌道上運(yùn)行的3顆人造衛(wèi)星，下列說(shuō)法正確的是DA、b、c的線速度大小相等，且大于a的線速度B、b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度C、c加速可追上同一軌道的b，b減速可等到同一軌道的cD、a衛(wèi)星由于某種原因，軌道半徑緩慢減小，其線速度將變大1、當(dāng)F供＞F需時(shí)，萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力過(guò)余，天體做近心運(yùn)動(dòng)；2、當(dāng)F供＜F需時(shí)，萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力不足，天體做離心運(yùn)動(dòng)．衛(wèi)星的變軌問(wèn)題運(yùn)行半徑較大的人造衛(wèi)星的一般發(fā)射過(guò)程如圖1－4－1所示，先將衛(wèi)星發(fā)射到離地面較近的圓軌道Ⅰ上，運(yùn)行穩(wěn)定后再啟動(dòng)火箭(或發(fā)動(dòng)機(jī))短暫加速(位置B)，由于速度變大，萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力不足，衛(wèi)星將沿橢圓軌道Ⅱ做離心運(yùn)動(dòng)，當(dāng)衛(wèi)星將沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)到橢圓軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)A時(shí)，再次啟動(dòng)火箭短暫加速，衛(wèi)星再次變軌繞圓軌道Ⅲ做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．例[2010·江蘇卷]2009年5月，航天飛機(jī)在完成對(duì)哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的維修任務(wù)后，在A點(diǎn)從圓形軌道Ⅰ進(jìn)入橢圓軌道Ⅱ，B為軌道Ⅱ上的一點(diǎn)，如圖1－4－2所示，關(guān)于航天飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的有(

)圖1－4－2A．在軌道Ⅱ上經(jīng)過(guò)A的速度小于經(jīng)過(guò)B的速度B．在軌道Ⅱ上經(jīng)過(guò)A的動(dòng)能大于在軌道Ⅰ上經(jīng)過(guò)A的動(dòng)能C．在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)的周期小于在軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)的周期D．在軌道Ⅱ上經(jīng)過(guò)A的加速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過(guò)A的加速度AC例AC

【解析】衛(wèi)星在同一軌道上運(yùn)行時(shí)，只有萬(wàn)有引力做功，機(jī)械能守恒，勢(shì)能越大，動(dòng)能就越小，故衛(wèi)星離地球越遠(yuǎn)，速度越小，A正確；由I軌道變到II軌道能量要減小，由于在同一高度，故通過(guò)減速(減小動(dòng)能)達(dá)到減小能量的目的，所以B錯(cuò)誤；根據(jù)開(kāi)普勒定律，＝c，軌道半長(zhǎng)軸越短，周期越小，即R2＜R1，所以T2＜T1，C正確；根據(jù)a＝知D錯(cuò)誤．

2010年10月1日18時(shí)59分57秒，搭載著“嫦娥二號(hào)”衛(wèi)星的長(zhǎng)征三號(hào)丙運(yùn)載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射，衛(wèi)星由地面發(fā)射后，進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，經(jīng)多次變軌最終進(jìn)入距離月球表面100公里，周期為118分鐘的工作軌道，開(kāi)始對(duì)月球進(jìn)行探測(cè)，如圖1－4－3所示．已知萬(wàn)有引力常量為G，則(

)A．衛(wèi)星在軌道Ⅲ上的運(yùn)動(dòng)速度比月球的第一宇宙速度小B．衛(wèi)星在軌道Ⅲ上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的速度比在軌道Ⅰ上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)大C．由已知條件可求月球的密度D．衛(wèi)星在軌道Ⅰ上的機(jī)械能比在軌道Ⅱ上大變式題AD雙星問(wèn)題例：經(jīng)長(zhǎng)期觀測(cè)，人們?cè)谟钪嬷幸呀?jīng)發(fā)現(xiàn)了“雙星系統(tǒng)”，“雙星系統(tǒng)”由兩顆相距較近的恒星組成，每個(gè)恒星的線度遠(yuǎn)小于兩個(gè)星體之間的距離，而“雙星系統(tǒng)”一般遠(yuǎn)離其他天體。如圖所示，兩顆星球組成的雙星，在想到之間的萬(wàn)有引力作用下，繞連線上的O點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)測(cè)得兩顆星之間的