2020版物理浙江高考选考一轮复习讲义:必修2第四章第3讲万有引力与航天含解析.doc.pdf
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1、第3讲万有引力与航夭 知识点一开普勒三定律 1 ?开普勒第一定律:所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在所有椭圆的一 个焦点上。 2. 开普勒第二定律:对于每一个行星而言,太阳和行星的连线在相等的时间内扫过 的面积相等。 3. 开普勒第三定律:所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公传周期的二次方的 比值都相等。 知识点二万有引力定律及其应用 1. 内容:自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的方向在它们的连线上,引力的大 小与物体的质量mi 和 m2的乘积成正比 , 与它们之间距离r 的平方成反比。 2. 表达式: F=鏗严 G 为引力常量: G=6.67X10 _,1 N-m2/kg2o
2、 3. 适用条件 (1) 公式适用于质点间的相互作用。当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小吋, 物体可视为质点。 (2) 质量分布均匀的球体可视为质点,厂是两球心间的距离。 知识点三环绕速度 1. 第一宇宙速度又叫环绕速度,其数值为7.9 km/s。 2. 特点 (1) 第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度。 (2) 第一宇宙速度是人造卫星的最人坯绕速度。 3. 第一宇宙速度的计算方法 (1) 由得 0=寸=7.9 km/s (2) 由加 g=r得v=ygR=1.9 km/s Ml 识点四第二、三宇宙速度时空观 双基过关 紧抓教材自主落实 知识排查 1. 第二宇宙速度: 2=11-2 km
3、/s,是卫星挣脱地球引力束缚的最小发射速度。 2. 第三宇宙速度:I;3=16.7 km/s,是卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。 3. 经典时空观 (1) 在经典力学中,物体的质量是不随运动状态而改变的。 (2) 在经典力学屮,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。 4. 相对论时空观 在狭义相对论中,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 是不同的。 小题速练 1. 思考判断 (1) 行星离太阳较近时,运行速率较快,行星离太阳较远时运行速率较慢() (2) 只有天体之间才存在万有引力() (3) 牛顿利用扭秤实验装置测出了引力常量()
4、(4) 当两物体间距趋近于零时,万有引力趋近无穷大() (5) 人造卫星的运行速度都要大于7.9 km/s() (6) 人造地球同步卫星运行轨道只能在赤道上空( ) (7) 发射探月卫星的速度必须大于第二宇宙速度() 答案(1)7 X X (4)X (5)X (6) V (7)X 2. 关于行星运动的规律,下列说法符合史实的是() A. 开普勒在牛顿定律的基础上,导出了行星运动的规律 B. 开普勒在天文观测数据的基础上,总结出了行星运动的规律 C. 开普勒总结出了行星运动的规律,找出了行星按照这些规律运动的原因 D. 开普勒总结出了行星运动的规律,发现了万有引力定律 解析 在天文观测数据的基础
5、上总结出了开普勒天体运动三定律,找出了行星运动的规 律,而牛顿发现了万有引力定律。 答案 B 3. (2018-江苏单科 )我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高。今年 5 月 9 日发 射的“高分五号”轨道高度约为705 km,之前己运行的“高分四号”轨道高度约为 36 000 km,它们都绕地球做圆周运动。与“高分四号”相比,下列物理量中“高分五号” 较小的是() A.周期B.角速度 C.线速度D.向心加速度 解析 由万有引力定律有C=mRco 1 2 =nrrR=nr=ma,可得丁co = 用,(尸喙又由题意可知, “高分四号”的轨道半径 “风云二号” 08 星在 A-C 过程中所
6、用时间为半个周期卑,由从A 到 B 过程“风云二号” 08 星与地球 连线扫过的面积小于从B到 C 过程与地球连线扫过的面积,所以 A-B 过程所用时间小 于卑,C 正确;卫星在 B-C-D 过程中运动比在D-A-B 过程慢,历时长,所用时间大于卑, D 错误。 答案 C 3. (2018-全国卷 III )为了探测引力波,“天琴计划”预计发射地球卫星P,其轨道半 径 约为地球半径的16 倍;另一地球卫星Q 的轨道半径约为地球半径的4 倍。P与 0 的周期之比约为() 答案 C 1. 万有引力与重力的关系 地球对物体的万有引力F 表现为两个效果:一是重力加g,二是提供物体随地球自转的 向心力
7、F 向,如图 2 所示。 在赤道上:Crmg +m(D 2Ro (2)在两极上:(j=mg2o 2. 星体表面上的重力加速度 (1)在地球表而附近的重力加速度g( 不考虑地球自转 ) / 曰GM mg=G,得 g=7 (2)在地球上空距离地心r=R+h处的重力加速度为g f , , GMm GM 吨=(R + /2) 2侍 船尹 “ 节( / 屮)得同步卫星离地面 的高度心屠卄恒勒 速率一定 GM R+ 绕行方向一定与地球自转的方向一致 C. 同步卫星的运行速度是第一宇宙速度的Y 齐 D. 同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的 解析 同步卫星绕地球做匀速圆周运动,由万有引力提供向心力,则
8、普=皿 2 2 I =nr=ma ) 2r= 得同步卫星的运行速度。=/ 字,又第一宇宙速度 “= 霁,所以计 =/ 弓=# , 故选项 A 错误, C 正确;an=, g=聲,所以彳 = 孚# 故选项 D 错误;同步卫星与地球自 转的角速度相同,尸如v.=coR,所 V r 以亦故选项 B 错误。 答案 C 3. 近地卫星、同步卫星及赤道上的物体运行问题 如图 8 所示, G 为近地卫星,半径为门;b 为地球同步卫星,半径为厂2;Q为赤道上 近地卫星 (门、 3、0、 1) 同步卫星 (厂 2、少2、 2、 d2) 赤道上随地球自转的物体 (厂 3、仞、。3、。3) 向心力万有引力万有引力万
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