人教版高中物理必修第二册精品课件 第7章 万有引力与宇宙航行 本章整合 (3).ppt

(4)运行速度和发射速度不同上运行的速度,其大小随轨道半径的增大而减小。要将人造卫星发射到预定的轨道,就需要给卫星一个发射速度,发射速度随着发射高度的增加而增大,所以要注意运行速度和发射速度的区别。【例题】宇宙中的某行星也有一条稳定的自转轴线,经观测,该星体的半径为R,自转周期为T,该行星还有一颗围绕它表面附近做圆周运动的卫星,卫星的环绕周期为T,已知引力常量为G,求:(1)该行星的质量;(2)该行星的同步卫星运行的轨道半径;(3)静止在该行星赤道上质量为m的物体受到的支持力大小。解析(1)设行星表面附近做圆周运动的卫星的质量为m1,根据万有引力提(2)设该行星的同步卫星质量为m2,同步卫星的环绕周期与行星自转周期相(3)设赤道上质量为m的物体受到的支持力为FN,根据牛顿第二定律可得对点演练1.地球赤道上有一物体随地球自转,其所受的向心力为F1,向心加速度为a1,线速度为v1,角速度为ω1;绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星(高度忽略),所受的向心力为F2,向心加速度为a2,线速度为v2,角速度为ω2;地球的同步卫星所受的向心力为F3,向心加速度为a3,线速度为v3,角速度为ω3;地球表面的重力加速度为g,第一宇宙速度为v,假设三者质量相等,忽略地球自转的影响,则()A.F1=F2F3 B.a1a3a2=gC.v1v2=vv3 D.ω1ω3ω2B解析根据题意,三者质量相等,轨道半径r1=r2r3,物体与近地卫星比较,因为赤道上物体所受万有引力和支持力的合力提供向心力,而近地卫星只受万有引力,故F1F2,A错误;物体和同步卫星周期相等,则角速度相等,而向心加速度a=ω2r,则a3a1,近地卫星和同步卫星都由万有引力提供向心力,根网络构建教考衔接目录索引专项提升网络构建卡文迪什质点两个质量分布均匀质量分布均匀7.911.216.7教考衔接【例题1】(2023山东卷)牛顿认为物体落地是由于地球对物体的吸引,这种吸引力可能与天体间(如地球与月球)的引力具有相同的性质,且都满足C试题情境本题以牛顿的“月—地检验”为素材,创设了依据“月—地检验”求解月球环绕地球公转周期的学习探索问题情境必备知识考查了牛顿第二定律、万有引力定律及其应用等知识关键能力考查推理论证能力教材链接人教版教材必修第二册第50页“月—地检验”思维方法知识迁移应用【例题2】(2022浙江1月选考)“天问一号”从地球发射后,在如图甲所示的P点沿地火转移轨道到Q点,再依次进入如图乙所示的调相轨道和停泊轨道,则天问一号()A.发射速度介于7.9km/s与11.2km/s之间B.从P点转移到Q点的时间小于6个月C.在环绕火星的停泊轨道上运行的周期比在调相轨道上小D.在地火转移轨道运动时的速度均大于地球绕太阳的速度C解析当飞行器的速度大于或等于第二宇宙速度(11.2km/s),飞行器才会克服地球引力,永远离开地球;而如果飞行器的速度大于或等于第三宇宙速度(16.7km/s),飞行器就会挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳系外。由题意可知,“天问一号”的发射速度应介于11.2km/s与16.7km/s之间,A项错误。因地火转移轨道的半长轴大于地球轨道的半径,根据开普勒第三定律,地火转移轨道的周期大于地球公转周期(1年),从P点到Q点所用时间为地火转移轨道周期的一半,因此大于6个月,B项错误。因停泊轨道的半长轴小于调相轨道的半长轴,根据开普勒第三定律,停泊轨道的周期小于调相轨道的周期,C项正确。飞行器在Q点加速进入火星轨道,故在地火转移轨道上Q点的速度小于火星绕太阳的速度,又因为火星绕太阳的速度小于地球绕太阳的速度,所以在地火转移轨道上Q点的速度小于地球绕太阳的速度,D项错误。试题情境本题以发射“天问一号”为素材,创设了比较发射过程中各物理量大小的生活实践问题情境必备知识主要考查了第二宇宙速度和第三宇宙速度、开普勒第三定律、离心现象、万有引力定律等知识点关键能力考查理解能力和推理论证能力教材链接人教版教材必修第二册第60页图7.4-1清晰地展示了三个宇宙速度的含义思维方法知识迁移应用专项提升突破点天体(卫星)运动问题的处理1.抓住两条思路天体问题实际上是万有引力定律、牛顿第二定律、匀速圆周运动规律的综合应用,解决此类问题的基本思路有两条。2.分清四个不同(1)不同公式和问题中r的含义不同中,r通常指行星(或卫星)绕中心天体运动的环绕半径。(2)万有引力与重力不同宇宙间一切物体都是相互吸引的,物体间的这种吸引叫万有引力。地面附近的物体,由于地球的吸引而产生的力叫作重力。重力实际上是地球对物体的万有引力的一