第04章 第04讲 万有引力与航天.ppt

考纲点击：1.万有引力定律及其应用(Ⅱ)2.环绕速度(Ⅱ)3.第二宇宙速度和第三宇宙速度(Ⅰ)4.经典时空观和相对论时空观(Ⅰ) 三、第二宇宙速度和第三宇宙速度 1．第二宇宙速度(脱离速度)：v2＝_____ km/s，使物体挣脱_____引力束缚的最小发射速度． 2．第三宇宙速度(逃逸速度)：v3＝_____ km/s，使物体挣脱_____引力束缚的最小发射速度． 四、经典和相对论时空观 1．经典时空观 (1)在经典力学中，物体的质量不随__________而改变； (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． 4．第一宇宙速度与地球的质量无关．(　　) 5．地球同步卫星的运行速度小于第一宇宙速度．(　　) 6．若物体的发射速度大于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度，则物体可以绕太阳运行．(　　) 7．在狭义相对论中，物体的质量会随物体的速度的变化而变化．(　　) 【答案】 1．√　2.×　3.×　4.×　5.√　6.√　7.√ [名师指津]　解答双星问题应注意“两等”“两不等” (1)双星问题的“两等”： ①它们的角速度相等． ②双星做匀速圆周运动的向心力由它们之间的万有引力提供，即它们受到的向心力大小总是相等的． (2)“两不等”： ①双星做匀速圆周运动的圆心是它们连线上的一点，所以双星做匀速圆周运动的半径与双星间的距离是不相等的，它们的轨道半径之和才等于它们间的距离． ②由m1ω2r1＝m2ω2r2知由于m1与m2一般不相等，故r1与r2一般也不相等． 用A代表同步卫星，B代表近地卫星，C代表赤道上的物体．用M代表地球质量，R代表地球半径，h代表同步卫星离地表的高度． (1)向心力的来源不同 同步卫星A和近地卫星B都是卫星，绕地球运行的向心力由地球对它们的万有引力提供．而赤道上的物体C随地球自转的向心力由万有引力的一个分力提供．所以卫星的动力学规律对赤道上的物体不适用．但因C和A周期T相同，故可用圆周运动的基本规律分析． 同步卫星、近地卫星和赤道上物体的比较 [解题探究](1)a、b、c三个物体中，哪两个物体运行周期是相同的？ (2)b和c都属于卫星，哪个卫星的角速度大？ 提示：(1)a和c　(2)b 【跟踪训练】 3．(2014·自贡诊断)如图所示，a是静止在地球赤道地面上的一个物体，b是与赤道共面的地球卫星，c是地球同步卫星，对于a物体和b、c两颗卫星的运动情况，下列说法中正确的是(　　) A．a物体运动的周期小于b卫星运动的周期 B．b卫星运动受到的万有引力一定大于c卫星受到的万有引力 C．a物体运动的线速度小于c卫星运动的线速度 D．b卫星减速后可进入c卫星轨道 解析：选C　a物体运动的周期大于b卫星运动的周期，由于不知b、c卫星质量关系，所以b卫星运动受到的万有引力不一定大于c卫星受到的万有引力，选项A、B错误．由于a、c运动的角速度相等，所以a物体运动的线速度小于c卫星运动的线速度，选项C正确；b卫星加速后做离心运动，可进入c卫星轨道，选项D错误． 当卫星由于某种原因速度突然改变时(开启或关闭发动机或空气阻力作用)，万有引力不再等于向心力，卫星将做变轨运行： 航天器的变轨问题 (多选)2009年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的一点，如图所示，关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有(　　) A．在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度 B．在轨道Ⅱ上经过A的动能小于在轨道Ⅰ上经过A的动能 C．在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期 D．在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度 [解题探究](1)在轨道Ⅱ上，可根据__________判断A点和B点的速度． (2)在轨道Ⅰ上和Ⅱ上的运动周期可根据牛顿____________来判断． (3)卫星在A点的加速度是否与运动轨道有关？ 提示：(1)开普勒第二定律 (2)开普勒第三定律 (3)无关 【跟踪训练】 4.(2014·常州模拟)(多选)中国志愿者王跃参与人类历史上第一次全过程模拟从地球往返火星的一次实验“火星—500”活动，王跃走出登陆舱，成功踏上模拟火星表面，在火星上首次留下中国人的足迹，目前正处于从“火星”返回地球途中．假设将来人类一艘飞船从火星返回地球时，经历了如图所示的变轨过程，则下列说法中正确的是(　　) A．飞船在轨道Ⅱ上运动时，在P点速度大于在Q点的速度 B．飞船在轨道Ⅰ上运动时的机械能大于轨道Ⅱ上运动的机械能 C．飞船在轨道Ⅰ上运动到P点时的加速度等于飞船在轨道Ⅱ上运动到P点时的加速度 D．飞船绕火星在轨道Ⅰ上运动周期跟飞船返回地面的过程中绕地球以轨道Ⅰ同样半径运动的周期相同