新高考物理一轮复习专题五万有引力与宇宙航行教学课件.ppt

(2)若已知中心天体的半径R,则中心天体的平均密度ρ=?=?=?。(3)若轨道半径r等于中心天体的半径R,则中心天体的平均密度ρ=?。(4)利用公式T=?或T=?与上式联立也可求出中心天体的质量和平均密度。注意????(1)利用万有引力提供向心力估算天体质量时,估算的只是中心天体的质量。(2)区别中心天体半径R和轨道半径r,只有在中心天体表面附近做圆周运动时,才有r≈

R;V=?πR3中的“R”只能是中心天体的半径。(3)天体质量估算中常有隐含条件,例如地球的自转周期为24h,公转周期为365天等。例2我国载人航天事业已迈入“空间站时代”。若中国空间站绕地球近似做匀速

圆周运动,运行周期为T,轨道半径约为地球半径的?倍,已知地球半径为R,引力常量为G。忽略地球自转的影响,则?(????)A.漂浮在空间站中的航天员不受地球的引力B.空间站绕地球运动的线速度大小约为?C.地球的平均密度约为??D.空间站绕地球运动的向心加速度大小约为地面重力加速度的?倍?解析????漂浮在空间站中的航天员依然受地球的引力,所受引力完全提供向心力,视重为0,故A错误。由题意可知,轨道半径r=?R,故空间站绕地球运动的线速度大小约为v=?=?,故B正确。设空间站的质量为m,其所受万有引力提供向心力,故G?=m?·?,又因为地球的平均密度约为ρ=?,联立可得ρ=??,故C错误。根据万有引力提供向心力有G?=ma,则空间站绕地球运动的向心加速度大小a=?,根据题意可知,忽略地球自转的影响,则地面的重力加速度g=?,联立可得?=?,故D错误。?答案????B考点二人造卫星宇宙速度一、人造卫星1.卫星运行参量的分析(1)核心思想将卫星的运动看成匀速圆周运动,万有引力提供其做圆周运动的向心力。(2)运行参量随半径变化的规律G?=?当r↑时,a↓v↓ω↓T↑(高轨、低速、大周期)。2.人造地球卫星(1)极地卫星:运行时轨道经过南北两极上空,由于地球自转,极地卫星可以实现全球覆

盖。(2)近地卫星:轨道半径r=R(地球半径),向心加速度a=g,环绕速度v=7.9km/s,周期T≈84min。(3)地球同步卫星?3.地球同步卫星、近地卫星和赤道上物体的比较近地卫星绕地球运行,满足万有引力提供向心力。赤道上的物体随地球自转而运动,

不满足万有引力提供向心力。因此,二者无法直接进行物理量的比较,需借助地球同

步卫星这个“中介”进行比较。如图所示,a为近地卫星,轨道半径为r1;b为地球同步卫

星,轨道半径为r2;c为赤道上随地球自转的物体,轨道半径为r3。?近地卫星(r1、ω1、v1、a1)地球同步卫星(r2、ω2、v2、a2)赤道上随地球自转的物体(r3、ω3、v3、a3)向心力万有引力万有引力万有引力的一个分力轨道半径r2r3=r1角速度由G?=mω2r得ω=?,故ω1ω2ω2=ω3ω1ω2=ω3线速度由G?=m?得v=?,故v1v2由v=ωr得v2v3v1v2v3向心加速度由G?=ma得a=?,故a1a2由a=ω2r得a2a3a1a2a3二、宇宙速度1.三个宇宙速度?(1)当v发=7.9km/s时,飞行器在地表附近绕地球做匀速圆周运动。(2)当7.9km/sv发11.2km/s时,飞行器绕地球运动的轨迹为椭圆。(3)当11.2km/s≤v发16.7km/s时,飞行器挣脱地球引力的束缚在太阳系中运动。2.飞行器发射速度与轨迹的关系(4)当v发≥16.7km/s时,飞行器将挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳系以外的空间。知识拓展????第一宇宙速度的计算方法(1)方法1:由?=m?,得v=?,把地球质量M、半径R的数值代入求解。(2)方法2:由mg=?得v=?,把g=9.8m/s2和地球半径R的数值代入求解。例3“羲和号”卫星是我国首颗太阳探测科学技术试验卫星。该卫星轨道为圆轨

道,通过地球南北两极上方,离地高度比地球同步卫星的低,能够24h持续对太阳进行

观测,则该卫星?(????)A.运行周期大于24hB.运行速度大于第一宇宙速度C.运行角速度大于地球同步卫星的角速度D.发射速度大于第二宇宙速度?解析????“羲和号”卫星的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径,则由“高轨、低速、大周期”可知,其运行周期小于地球同步卫星的运行周期,即小于24h,其运行角

速度大于地球同步卫星的运行角速度,故A错误,C正确。第一宇宙速度为卫星环绕地

球做圆周运动的最大速度,则“羲和号”卫星的运行速度小于第一宇宙速度(点拨:也

可根据近地卫星的环绕速度为第一宇宙速度,而“羲和号”卫星