全程復(fù)習(xí)廣西專用廣西專用高考物理一輪復(fù)習(xí)萬有引力人造衛(wèi)星課件新人教

第3講萬有引力人造衛(wèi)星1.內(nèi)容：自然界中任何兩個物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量的乘積成______，跟它們的距離的二次方________2.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考點1萬有引力定律正比成反比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________________.（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____________________.質(zhì)點之間兩球心間的距離質(zhì)點到球心間的距離1.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的自轉(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2.天體質(zhì)量和密度的計算（1）估算中心天體的質(zhì)量.①從環(huán)繞天體出發(fā):通過觀測環(huán)繞天體運動的周期T和軌道半徑r，就可以求出中心天體的質(zhì)量m′.②從中心天體本身出發(fā):只要知道中心天體表面的重力加速度g和半徑R，就可以求出中心天體的質(zhì)量m′.（2）估算中心天體的密度ρ.測出衛(wèi)星繞天體做勻速圓周運動的半徑r和周期T，由得（R0為天體的半徑）若衛(wèi)星繞中心天體表面運行時，軌道半徑r=R0，則有有一宇宙飛船到了某行星的表面附近（該行星沒有自轉(zhuǎn)運動），以速度v接近行星表面勻速飛行，測出運動的周期為T，已知引力常量為G，則可得（）A.該行星的半徑為B.該行星的平均密度為C.無法測出該行星的質(zhì)量D.該行星表面的重力加速度為【解析】選A、B、D.由可得：A正確；由可得：C錯誤；由得：B正確；由得：D正確.考點2人造衛(wèi)星與宇宙速度______

____________數(shù)值(km/s)7.9宇宙速度第一宇宙速度(環(huán)繞速度)第二宇宙速度(脫離速度)11.2意義是人造地球衛(wèi)星的最小____速度，也是人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運動的__________速度.使物體掙脫______引力束縛的最小發(fā)射速度.第三宇宙速度(逃逸速度)16.7使物體掙脫______引力束縛的最小發(fā)射速度.太陽地球最大環(huán)繞發(fā)射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：2.衛(wèi)星的變軌問題當衛(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;（2）當衛(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.3.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=4.23×104km，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.4.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.我國數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星“天鏈一號01星”在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，經(jīng)過4次變軌控制后，成功定點在東經(jīng)77°赤道上空的同步軌道.關(guān)于成功定點后的“天鏈一號01星”，下列說法正確的是（）A.運行速度大于7.9km/sB.離地面高度一定，相對地面靜止C.繞地球運行的角速度比月球繞地球運行的角速度大D.向心加速度與靜止在赤道上物體的向心加速度大小相等【解析】選B、C.由萬懼有引盡力提畢供向提心力歡得：即線聯(lián)速度v隨軌雪道半臭徑r的增憶大而榜減小甘，v=湯7.墊9寬km嚷/s為第一遼宇宙憶速度沃即圍摧繞地語球表件面運攤行的換速度桌；因刺同步彩衛(wèi)星淋軌道唱半徑比圓地球嶄半徑游大很煌多，斬因此超其線真速度照應(yīng)小疊于7.四9電km救/s，故A錯；因同餐步衛(wèi)茄星與明地球既自轉(zhuǎn)悼同步堡，即T、ω相同鹿，故俯其相起對地濾面靜止，織由公熔式演得僚因G、m′、ω、R均為購定值斤，故h一定峽為定腰值，B對；太因同菌步衛(wèi)爽星周栽期T同=2屬4小時姐，月球溉繞地距球轉(zhuǎn)掏動周臣期T月≈30天，錢即T同<T月，由銀公式嬸得，ω同>ω月，故C對；棚同步菌衛(wèi)星冊與靜透止在俱赤道膜上的費物體撞具有壘共同的角稅速度喘，由吉公式a向=r犧ω2，可糧得：竟因同軌道持半徑傍不同，升故其佳向心宵加速歡度不收同，D錯誤.天體增質(zhì)量跌和密冒度的悅估算【例證1】（20逗11伸·福建云高考仁）“癥嫦娥終二號通”是致我國經(jīng)月球反探測鋒第二期蹈工程相的先搬導(dǎo)星.若測租得“梅嫦娥效二號階”在勻月球純（可紅視為在密度百均勻的熟球體陸）表振面附現(xiàn)近圓譯形軌公道運歷行的兇周期T，已疫知引恭力常兼量為G，半越徑為R的球驕體體蘆積公總式革則放可估描算月姻球的始（展）A.密度B.質(zhì)量C.半徑D.自轉(zhuǎn)桐周期【解題疲指南】解答任本題根時可捉按以戒下思漏路分勻析：（1）利貨用萬另有引池力提活供向斷心力梨列式.（2）結(jié)嗎合隱己含條行件r=紐奉R和球震體體鏟積公系式聯(lián)以立求取解.【自主余解答】選A.由萬楚有引林力提毒供向尿心力作有在月關(guān)球表套面軌禿道有r=裕R，由創(chuàng)球體撓體積天公式的聯(lián)立暴解得決月球的密勁度扭故愉選A.【總結(jié)聽提升】中心頂天體哀的質(zhì)巖量和敗密度爆的估需算方叮法（1）測躁出中鈔心天考體表銀面的茫重力上加速店度g，估暖算天元體質(zhì)疑量：進而典求得（2）利平用環(huán)砍繞天居體的搞軌道騾半徑r、周蛛期T，估辯算天蔑體質(zhì)燦量：即即若環(huán)雷繞天描體繞韻中心佳天體塵表面題做勻句速圓菊周運廈動時煙，軌餐道半寒徑r=執(zhí)R，則【變式幸訓(xùn)練】（20擱11醬·江蘇譜高考哈）一圈行星慚繞恒嗓星做女圓周執(zhí)運動.由天覺文觀英測可背得，挎其運娘行周逝期為T，速庸度為v，引集力常遺量為G，則（轉(zhuǎn)）A.恒星羞的質(zhì)想量為B.行星樹的質(zhì)窮量為C.行星宇運動句的軌附道半狐徑為D.行星恢運動餡的加湯速度衣為【解析】選A、C、D.根據(jù)勝周期愧公式艇可得C對；然根據(jù)向心閑加速飯度公禾式D對；范根據(jù)程萬有展引力倒提供較向心踏力可得A對，B錯.人造愉衛(wèi)星淋問題委的規(guī)餃范求邪解【例證2】（20關(guān)12謙·南寧組模擬代）（12分）助已知膏地球豆半徑盛為R，地泳球表迷面重慢力加齒速度例為g，不悄考慮召地球垂自轉(zhuǎn)顆的影畜響.（1）推拋導(dǎo)第診一宇件宙速刃度v1的表撞達式猜；（2）若瞇衛(wèi)星招繞地階球做曾勻速悟圓周移運動巷，運獻行軌夾道距繩離地乘面高擾度為h，求畫衛(wèi)星道的運粗行周今期T.【解題呢指南】解答欣本題取時應(yīng)救注意衰理解描以下舞兩點柳：（1）“第一頭宇宙埋速度”的含稿義即紋軌道咐半徑r與地賞球半質(zhì)徑R相等.（2）地葵球衛(wèi)晶星的娛周期蓄、線嫁速度俊、向象心加供速度谷均由古軌道押半徑桑決定.【規(guī)范淡解答】（1）設(shè)甲衛(wèi)星卻的質(zhì)春量為m，地墾球的皇質(zhì)量中為M在地圓球表由面附旦近滿戀足①（2分）衛(wèi)星居做圓鬧周運白動的且向心助力等慕于它屢受到記的萬攀有引電力②（2分）解得紙（2分）（2）考遇慮①幣式，進衛(wèi)星杯受到脹的萬灘有引慌力為③（2分）由牛濁頓第聽二定售律貧④（2分）聯(lián)立只③④咳式解福得恐（2分）答案底：（1）婦（2）【互動廉探究】在【例證2】中，嫁若題錘干中黑再加世上“惕已知餅月球敗的半野徑為R0,月球即表面柳重力溜加速亮度為g0，不明考慮責(zé)月球蠶自轉(zhuǎn)棟的影則響.”則月房誠球的纏第一圍宇宙要速度消與地工球的敬第一閥宇宙盡速度斷之比判為多間少？【解析】設(shè)衛(wèi)棕星的刮質(zhì)量絞為m，月旋球的悟質(zhì)量均為M0在月蘭球表許面附荒近，斗由牛訊頓第編二定善律有得牛①衛(wèi)星戰(zhàn)做圓障周運域動，竹由牛涼頓第皇二定喘律有②聯(lián)立屠①②泛式得備到同理氧可得故答案瞞：【總結(jié)用提升】人造扯衛(wèi)星潮問題幕的解速題技基巧（1）利運用萬餐有引巨力提籌供向樂心力販的不竊同表劈燕述形艱式：①②（2）解材決力爸與運筐動關(guān)敏系的綢思想頌還是煮動力蝕學(xué)思快想，駁解決填力與期運動學(xué)的關(guān)授系的動橋梁象還是代牛頓塑第二殲定律.①衛(wèi)星斯的a、v、ω、T是相貿(mào)互聯(lián)愧系的校，其論中一研個量炕發(fā)生厘變化悅，其貼他各麥量也撓隨之跪發(fā)生苦變化.②a、v、ω、T均與撓衛(wèi)星葡的質(zhì)秒量無康關(guān)，挎只由遇軌道劈燕半徑r和中座心天瞧體質(zhì)幻玉量共屈同決事定．【變式考備選】（20炭11限·天津霞高考桿）質(zhì)污量為m的探嘴月航鵝天器萌在接幫近月球域表面徒的軌崇道上搖飛行棟，其坐運動撐視為都勻速陳圓周噸運動.已知圍月球續(xù)質(zhì)量為M，月磨球半運徑為R，月稿球表容面重笛力加襯速度扛為g，引毛力常蔽量為G，不即考慮刻月球浪自轉(zhuǎn)投的影撿響，矩則航完天器浴的（句）A.線速約度B.角速浪度C.運行懂周期D.向心栗加速咳度【解析】選A、C．月陸球?qū)θA探月鎮(zhèn)航天墳器的捆萬有脾引力喚提供侵探月展航天器在歲月球黑附近按做勻鉛速圓潛周運違動所我需要尋的向比心力諷，根訓(xùn)據(jù)牛徹頓第針二定律梳列方卻程得施則糖探月和航天枯器的跳線速析度為司選項A正確.其加金速度能選假項D錯誤.又知吩，在月球只附近唯滿足探因此半探月藏航天食器的激角速鎖度擱其周期為筑選纏項B錯誤警，而罵選項C正確.衛(wèi)星卻變軌令問題【例證3】（20賓12妄·汕頭僻模擬姿）北象京航奏天飛梳行控漂制中無心對參“嫦僑娥一帽號”纏衛(wèi)星風(fēng)實施叢多次色變軌磚控制道并獲德得成陜功.首次捕變軌口是在請衛(wèi)星露運行冤到遠零地點蛾時實德施的薯，緊愿隨其星后進竹行的3次變街軌均捏在近膛地點害實施.“嫦娥樹一號棍”衛(wèi)供星的位首次蔑變軌武之所染以選確擇在控遠地辛點實悲施，蛾是為插了抬芬高衛(wèi)近星近機地點鐘的軌殖道高妹度.同樣撤的道帶理，甚要抬緊高遠鵝地點壇的高注度就籠需要衛(wèi)在近市地點揪實施翼變軌.如圖阿為“緣瑞嫦娥景一號秤”某地次在統(tǒng)近地壺點A由軌砌道1變軌涼為軌柱道2的示軌意圖煌，下得列說蜘法中苗正確餅的是帝（療）A.唉“嫦娥薯一號獎”在黎軌道1的A點處叛應(yīng)點彩火加遇速B.廟“嫦娥姐一號餓”在碑軌道1的A點處關(guān)的速毀度比搞軌道2的A點處大的速列度大C.雜“嫦娥得一號挑”在怎軌道1的A點處惱的加?xùn)|速度陸比在吼軌道2的A點處捉的加孤速度冰大D.瘦“嫦娥犯一號漁”在紫軌道1的B點處致的機粗械能穩(wěn)比在葵軌道2的C點處歐的機熱械能伯大【解題箏指南】解答披本題咽可按吼以下惕思路肌進行色分析深和判鐘斷：（1）要鍋增大墳衛(wèi)星戀的軌植道半侄徑時頃必須捆加速.（2）衛(wèi)撞星的狡機械將能隨筒軌道茫半徑述的增獅大而駱增大.【自主厚解答】選A.衛(wèi)星源要由澤軌道1變軌陪為軌蠟道2在A處需椅做離搜心運動，蹄應(yīng)加跨速使掩其做伴圓周緩運動堆所需押向心攪力似大確于地港球所容能提仔供的萬哄有引嶼力谷故A項正切確、B項錯幣誤；筒由府可知飛，衛(wèi)星在路不同想軌道鈔同一呼點處邊的加賽速度六大小歉相等超，C項錯族誤；帽衛(wèi)星葡由軌道1變軌譯到軌好道2，反嚼沖發(fā)舒動機撇的推諸力對贊衛(wèi)星燒做正補功，握衛(wèi)星褲的機械能劍增加郵，所罩以衛(wèi)腰星在糾軌道1的B點處字的機史械能慮比在那軌道2的C點處的碎機械神能小攀，D項錯賄誤.【總結(jié)地提升】衛(wèi)星賣變軌起時半炭徑的蟲變化憶，根粉據(jù)萬虧有引服力和忍所需再向心錢力的欺大小茂關(guān)系癥判斷坑；穩(wěn)紹定在觸新軌兩道上劉的運井行速冷度變雕化由判斷.對易飾錯選碼項及孔錯誤煙原因肯具體令分析蜘如下患：易錯角度錯誤原因

易錯選B誤認為在兩軌道上的A點處，由及r2>r1得出v1>v2，實際上在不同軌道的同一點必須加速或減速才能實現(xiàn)變軌，若要增大軌道半徑，必須增大速度.

易錯角度錯誤原因

易錯選C錯誤選用公式，認為兩軌道上的A點處由和r1<r2得出a1>a2

，實際上不同軌道的同一點受力相同，故加速度大小是相同的.

【變式譯訓(xùn)練】（20哨12曉·南寧喇模擬境）20黃11年11月1日清綿晨5時58分10秒，激中國辱“長鄉(xiāng)豐征二訂號”F遙八猜運載鴿火箭芒在酒朗泉衛(wèi)混星發(fā)聰射中離心載息人航腸天發(fā)言射場暑點火愧發(fā)射磚，火涼箭飛佩行58鬧3秒后勤，將姿“神旁舟八渴號”涌飛船去成功濕送入移預(yù)定示橢圓宗軌道.1譽1月3日凌買晨由堤原來河的橢業(yè)圓軌全道變蛙為距鴿離地扣面高爺度為h（為34科3喂km）的評“天資宮一冤號”汗所在鳳的圓屆形軌主道.已知跨飛船隱質(zhì)量勾為m,地球從半徑扇為R，地恥面的烈重力弦加速吧度為g,地球今自轉(zhuǎn)桃的角洽速度矩為ω,則下漢列說遙法正甲確的清是（前）A.飛船充由橢跡圓軌喚道變借為圓諒形軌悉道時,需要蕉在橢清圓軌博道的垂遠地淹點使飛船付減速B.飛船幕做勻強速圓阿周運糕動時,運行猴速度肅大于7.等9籍km循/sC.飛船徒在圓疾形軌異道上娃運動曬時,宇航鐵員將趙不受承重力鋤作用D.飛船晶在圓富形軌螺道上踏運動伴時的閑動能Ek滿足m（R+趙h）2ω2＜Ek＜mg（R+磚h）【解析】選D.飛船滴由橢紹圓軌叫道變飾為圓濕形軌尚道需亡要在拜遠地羊點加速,A錯;飛船胡繞地爛球做幼勻速牛圓周上運動密時速糞度的陳最大監(jiān)值為7.舍9遲km挖/s啦,軌道隸越高道速度污越小,B錯;宇航弦員在介飛船飼中處瘋于完礦全失脾重狀羊態(tài),受到的踢萬有宰引力勿即為峰所受孝的重懼力,完全反失重性狀態(tài)讓不是測重力巧為零,C錯;飛船倘的運高動周侮期小授于地掠球的窗自轉(zhuǎn)郊周期,故飛宅船的面角速俘度大祖于地烏球自轉(zhuǎn)央的角鑼速度ω,飛船之的線倆速度v＞ω（R+牽h）,飛船框的向術(shù)心加究速度小洽于地泥球表達面的父重力份加速泡度g,根據(jù)域向心揭加速彎度美可知邊飛船線速切度v2＜g（R+級h）,故飛鞠船在敬圓軌慌道上滾運動污的動腿能滿各足m（R+證h）2ω2＜Ek＜mg（R+鎖h）,D正確.【例證】兩顆千衛(wèi)星聰在同乳一軌蟻道平仍面內(nèi)址繞地始球做膚勻速作圓周爆運動齡，地托球半詢徑為R，地罷球的里質(zhì)量驕為M，a衛(wèi)星稱離地瓦面的檔高度刃等于R，b衛(wèi)星敢離地室面高書度為3R，則走：（1）a、b兩衛(wèi)耍星運譜行周奸期之心比Ta∶Tb是多盟少？（2）若慣某時陽刻兩壘衛(wèi)星雜正好吸同時糖通過緒地面骨同一彈點正位上方貿(mào)，則a至少朵經(jīng)過鍛多少圾個周畏期與b相距多最遠遙？考查內(nèi)容衛(wèi)星的追及問題【規(guī)范跡解答】（1）對死做勻仙速圓乳周運復(fù)動的暴衛(wèi)星餅使用憲向心點力公桃式可得衣：所以（2）由氣可界知：ωa>ωb，即a轉(zhuǎn)動肅得更補快.設(shè)經(jīng)石過時啦間t兩衛(wèi)薄星相迅距最些遠，撫則由集圖可骨得：θa-θb=（2n妖-1）π（n=理1，2，3…）其中n=攔1時對培應(yīng)的耽時間糖最短.而θ=回ωt，往所燙以得答案遞：（1）1∶（2）1.火星炸的質(zhì)綢量和崖半徑應(yīng)分別緩約為注地球腿的騙和灘地肌球表擠面的沾重力貍加速度姿為g地，則牙火星掃表面弦的重譽力加肌速度浴約為漂（溝）A.放0.菊2g地B.話0.繳4g地C.魄2.扯5g地D.肯5g地【解析】選B.在星膜球表聲面有偶故火猛星表倚面的都重力宴加速度與室地球竹表面澡的重吊力加習(xí)速度里之比蜻為：尖故B正確.2.關(guān)于博地球磨的第晝一宇計宙速警度，好下列槽表述斑正確香的是景（根）A.第一榮宇宙巾速度康又叫害環(huán)繞饒速度B.第一宴宇宙修速度春又叫雅脫離掘速度C.第一渴宇宙晉速度望跟地世球的任質(zhì)量憂無關(guān)D.第一澤宇宙嶼速度棋跟地幻玉球的用半徑識無關(guān)【解析】選A.第一贈宇宙盡速度愉又叫管環(huán)繞私速度糧，A對，B錯；贈萬有跳引力提巷供向詢心力弓，由麻可詳知第烘一宇脊宙速育度與街地球她的質(zhì)著量和半虛徑有銷關(guān)，C、D錯.3.（20裹11群·山東聽高考置）甲候、乙法為兩單顆地啦球衛(wèi)叢星，壩其中址甲為攝地球汽同步蠻衛(wèi)星峽，乙衡的運作行高棍度低上于甲烈的運退行高售度，