《三维设计》2014新课标高考物理一轮总复习课件 第四章第4单元 万有引力与航天(64张ppt).ppt
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1、想一想,(1)开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳运动,也适用于卫星绕地球运动,若一颗卫星绕地球做椭圆轨道运动,则它在近地点和远地点的速度大小关系如何? (2)请根据万有引力定律和牛顿第二定律分析地球表面上不同质量的物体的重力加速度大小关系。,万有引力定律,记一记,1开普勒行星运动定律,椭圆,焦点,半长轴,公转周期,2万有引力定律,6.671011Nm2/kg2,质点,两球心,质点,试一试 1一名宇航员来到一个星球上,如果该星球的质量是 地球质量的一半,它的直径也是地球直径的一半,那么这名宇航员在该星球上所受的万有引力大小是它在地球上所受万有引力的 ( ) A0.25倍 B0.5倍 C2.0
2、倍 D4.0倍,答案:C,卫星运行规律及宇宙速度,想一想,在地球周围飞行着许多人造地球卫星,由于用途不同,它们的运行轨道也不相同,请思考以下问题: (1)若各卫星的轨道均为圆形轨道,这些轨道有什么共同点。 (2)各圆形轨道卫星的飞行速度是不同的,卫星离地面越近,其飞行速度越大还是越小,它们的最大速度是多少?,超链接,提示:(1)各圆形轨道的圆心均为地球的球心。 (2)离地面越近的卫星,飞行速度越大,卫星沿圆形轨道运行的最大速度为7.9 km/s,也就是第一宇宙速度。,记一记,1地球同步卫星的特点 (1)轨道平面一定:轨道平面和 平面重合。 (2)周期一定:与地球 周期相同,即T24h86 40
3、0 s。 (3)角速度一定:与地球自转的角速度相同。,赤道,自转,一致,2极地卫星和近地卫星 (1)极地卫星运行时每圈都经过 ,由于地球自转,极地卫星可以实现全球覆盖。 (2)近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星,其运行的轨道半径可近似认为等于 ,其运行线速度约为 km/s。 (3)两种卫星的轨道平面一定通过 。,南北两极,地球的半径,7.9,地球的球心,3三种宇宙速度比较,7.9,11.2,16.7,地球,太阳,宇宙空间,试一试 2由于通讯和广播等方面的需要,许多国家发射了地 球同步轨道卫星,这些卫星的 ( ) A质量可以不同 B轨道半径可以不同 C轨道平面可以不同 D速率可
4、以不同 解析:同步卫星轨道只能在赤道平面内,高度一定,轨道半径一定,速率一定,但质量可以不同,A项正确。 答案:A,经典时空观和相对论时空观,记一记,1经典时空观 (1)在经典力学中,物体的质量是不随速度的改变而改变的。 (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相同的。 2相对论时空观 同一过程的位移和时间的测量与参考系有关,在不同的参考系中不同。 3经典力学有它的适用范围 只适用于低速运动,不适用于高速运动;只适用于宏观世界,不适用于微观世界。,试一试 3下列说法正确的是 ( ) A牛顿运动定律就是经典力学 B经典力学的基础是牛顿运动定律 C牛顿运动定
5、律可以解决自然界中所有的问题 D经典力学可以解决自然界中所有的问题 解析:经典力学并不等于牛顿运动定律,牛顿运动定律只是经典力学的基础,经典力学并非万能,也有其适用范围,并不能解决自然界中所有的问题,没有哪个理论可以解决自然界中所有的问题。因此只有搞清牛顿运动定律和经典力学的隶属关系,明确经典力学的适用范围,才能正确解决此类问题。 答案:B,人造卫星的运行问题,1.一种模型 无论自然天体(如地球、月亮)还是人造天体(如宇宙飞船、人造卫星)都可以看做质点,围绕中心天体(视为静止)做匀速圆周运动。 2两条思路,3三个物体 求解卫星运行问题时,一定要认清三个物体(赤道上的物体、近地卫星、同步卫星)之
6、间的关系。,比较内容,赤道表面的 物体,近地卫星,同步卫星,向心力来源,万有引力的分力,万有引力,向心力方向,指向地心,重力与万有引力的关系,重力略小于万有引力,重力等于万有引力,线速度,v11R,比较内容,赤道表面 的物体,近地卫星,同步卫星,线速度,v1v3v2(v2为第一宇宙速度),角速度,1自,132,向心加 速度,a112R,a1a3a2,4.四个关系 “四个关系”是指人造卫星的加速度、线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。,例1 (2012浙江高考)如图441所示,在火星与木星轨道之间有一小行星带。假设该带中的小行星只受到太阳的引力,并绕太阳做匀速圆周运动。下列说法正确的是( ),
7、图441,A太阳对各小行星的引力相同 B各小行星绕太阳运动的周期均小于一年 C小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心加速度值 D小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值,答案 C,(1)不同轨道上运行的卫星的加速度、线速度、角速度、周期可以比较大小,但不同轨道上卫星的质量及所受的万有引力大小无法比较。 (2)要熟记经常用到的常数,如地球自转一周为一天,绕太阳公转一周为一年,月球绕地球公转一周为一月(27.3天)等。,天体质量和密度的估算,例2 (2012福建高考)一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动,其线速度大小为v。假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一
8、质量为m的物体重力,物体静止时,弹簧测力计的示数为N。已知引力常量为G,则这颗行星的质量为 ( ),审题指导 (1)明确行星表面附近的绕行卫星的轨道半径与行星半径的大小关系。 (2)弹簧测力计的示数、物体的重力与其所受万有引力的大小关系。,答案 B,估算天体质量和密度时应注意的问题,卫星的变轨问题,1.圆轨道上的稳定运行,2变轨运行分析,例3 2012年6月16日18时37分,执行我国首次载人交会对接任务的“神舟九号”载人飞船发射升空,在距地面343公里的近圆轨道上,与等待已久的“天宫一号”实现多次交会对接、分离,于6月29日10时许成功返回地面,下列关于“神舟九号”与“天宫一号”的说法正确的
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