高考物理一轮复习总结-专题五-万有引力与航天课件.ppt

* 专题五 万有引力与航天 高考物理 知识清单 方法一　卫星变轨问题的分析方法 　　人造地球卫星的发射过程要经过多次变轨,如图所示,我们从以下几个方面讨论。 ? 1.变轨原理及过程 (1)为了节省能量,在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆轨道Ⅰ上。 (2)在A点点火加速,由于速度变大,万有引力不足以提供在轨道Ⅰ上做圆周运动的向心力,卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ。 (3)在B点(远地点)再次点火加速进入圆形轨道Ⅲ。 突破方法 2.一些物理量的定性分析 (1)速度:设卫星在圆轨道Ⅰ和Ⅲ上运行时的速率分别为v1、v3,在轨道Ⅱ上过A点和B点时速率分别为vA、vB。因在A点加速,则vAv1,因在B点加速,则v3vB,又因v1v3,故有vAv1v3vB。 (2)加速度:因为在A点,卫星只受到万有引力作用,故不论从轨道Ⅰ还是轨道Ⅱ上经过A点,卫星的加速度都相同,同理,从轨道Ⅱ和轨道Ⅲ上经过B点时加速度也相同。 (3)周期:设卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道上运行周期分别为T1、T2、T3,轨道半径分别为r1、r2(半长轴)、r3,由开普勒第三定律?=k可知T1T2T3。 3.卫星变轨的两种方式 一是改变提供的向心力(一般不采用这种方式); 二是改变需要的向心力(通常采用这种方式)。 例1????(2016北京理综,18,6分)如图所示,一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球E运行,在P点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动。下列说法正确的是?(　　) ? A.不论在轨道1还是轨道2运行,卫星在P点的速度都相同 B.不论在轨道1还是轨道2运行,卫星在P点的加速度都相同 C.卫星在轨道1的任何位置都具有相同加速度 D.卫星在轨道2的任何位置都具有相同动量 解析　卫星在轨道1上运行到P点,经加速后才能在轨道2上运行,故A错误。由G?=ma得:a= ?,由此式可知B正确、C错。卫星在轨道2上的任何位置具有的动量大小相等,但方向不同,故 D错。 答案????B 易错点拨????卫星做圆周运动的加速度要根据实际运动情况分析。?与?相等时,卫星才可以 做稳定的匀速圆周运动;??时,卫星将做离心运动。 1-1　如图为嫦娥三号登月轨迹示意图。图中M点为环地球运行的近地点,N点为环月球运行的近月点。a为环月球运行的圆轨道,b为环月球运行的椭圆轨道,下列说法中正确的是?(　　) ? A.嫦娥三号在环地球轨道上的运行速度大于11.2 km/s B.嫦娥三号在M点进入地月转移轨道时应点火加速 C.设嫦娥三号在圆轨道a上经过N点时的加速度为a1,在椭圆轨道b上经过N点时的加速度为a2,则a1a2 D.嫦娥三号在圆轨道a上的机械能小于在椭圆轨道b上的机械能 答案????BD 解析　嫦娥三号在环地球轨道上运行速度v满足7.9 km/s≤v11.2 km/s,则A错误;嫦娥三号要脱离地球需在M点点火加速使其进入地月转移轨道,则B正确;由a=?,知嫦娥三号在圆轨道a上 经过N点和在椭圆轨道b上经过N点时的加速度相等,则C错误;嫦娥三号要从b轨道转移到a轨道需要减速,机械能减小,则D正确。 方法二　双星问题的分析方法 　　被相互引力系在一起,互相绕转的两颗星就叫物理双星。双星是绕公共圆心转动的一对恒星。如图所示双星系统具有以下几个特点: ? 1.各自需要的向心力由彼此间的万有引力相互提供,即 ?=m1?r1,?=m2?r2 2.两颗星的周期及角速度都相同,即 T1=T2,ω1=ω2 3.两颗星的轨道半径与它们之间的距离关系为 r1+r2=L 4.两颗星到轨道圆心的距离r1、r2与星体质量成反比 ?=? 5.双星的运动周期 T=2π? 6.双星的总质量 m1+m2=? 例2　双星系统由两颗恒星组成,两恒星在相互引力的作用下,分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动。研究发现,双星系统演化过程中,两星的总质量、距离和周期均可能发生变化。若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T,经过一段时间演化后,两星总质量变为原来的k倍,两星之间的距离变为原来的n倍,则此时圆周运动的周期为?(　　) A.?T　????B.?T　????C.?T　????D.?T 解析　设双星质量各为m1、m2,相距L,做圆周运动的半径分别为r1、r2,则 G?=m1? G?=m2? r1+r2=L 可得?=? T=? 所以T=?T 故B正确,A、C、D错误。 答案????B 点评　本题以双星问题为背景,考查万有引力定律在天体运动中的应用,掌握双星运动的特点和规律是解决本题的关键。难度中等。 2-1　冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统,质量比约为7∶1,同时绕它们连线上某点O做匀速圆周运动。由此可知,冥王星绕O点运动的?(　　) A.轨道半径约为卡戎的? B.角速度大小约为卡戎的? C.线