高考物理一轮总复习精品课件 第4章 曲线运动 万有引力与航天 第4节 万有引力定律及其应用 (2).ppt

本课结束2.计算中心天体的质量、密度时的两点区别(1)天体半径和卫星的轨道半径通常把天体看成一个球体,天体的半径指的是球体的半径。卫星的轨道半径指的是卫星围绕天体做圆周运动的圆的半径。卫星的轨道半径大于等于天体的半径。(2)自转周期和公转周期自转周期是指天体绕自身某轴线运动一周所用的时间,公转周期是指卫星绕中心天体做圆周运动一周所用的时间。自转周期与公转周期一般不相等。【典例突破】典例2.(多选)若已知引力常量为G,地球表面处的重力加速度为g,地球半径为R,地球上一个昼夜的时间为T1(地球自转周期),一年的时间为T2(地球公转周期),地球中心到月球中心的距离为L1,地球中心到太阳中心的距离为L2。下列说法正确的是()思维点拨求解地球的质量和密度,可根据万有引力等于重力来求;太阳的质量可根据地球绕太阳转动求解。答案BD考题点睛【对点演练】7.(2023四川巴中、资阳期末)宇宙世界含有大量的未知星体,判断星体的物质组成需要估算该星体的平均密度,现在发射航天器在该星体表面绕球心飞行,假定该星体是质量分布均匀的球体,引力常量为G,则要估算该星体的平均密度,只需测量出()A.航天器的质量B.航天器的体积C.未知星体的质量D.航天器飞行一周的时间D8.(2023贵州模拟)若空间站天和核心舱和地球同步卫星绕地球的运动均可以看成匀速圆周运动,分别把它们的周期、轨道半径取常用对数后,在lgT-lgr图像中将这两点用直线连接,如图所示。a、b为已知量,引力常量为G,则地球的质量为()C考点四三个宇宙速度的理解及卫星参量的比较与计算[师生共研]1.物理量随轨道半径变化的规律2.卫星问题常见的四个比较对象(1)静止卫星的周期、轨道平面、高度、线速度、角速度、绕行方向均是固定不变的,常用于无线电通信。(2)极地卫星运行时每圈都经过南北两极,由于地球自转,极地卫星可以实现全球覆盖。(3)近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星,其运行的轨道半径可近似认为等于地球的半径,其运行线速度约为7.9km/s。(4)赤道上的物体随地球自转而做匀速圆周运动,由万有引力和地面支持力的合力充当向心力(或者说由万有引力的分力充当向心力),它的运动规律不同于卫星,但它的周期、角速度与静止卫星相等。3.卫星发射速度与卫星运动轨迹的关系(1)v发=7.9km/s时,卫星绕地球做匀速圆周运动。(2)7.9km/sv发11.2km/s,卫星绕地球运动的轨迹为椭圆。(3)11.2km/s≤v发16.7km/s,卫星绕太阳做椭圆运动。(4)v发≥16.7km/s,卫星将挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳系以外的空间。【典例突破】典例3.木星的质量约是地球的318倍,已知木星的一颗卫星甲的轨道半径和地球的卫星乙的轨道半径相同,且它们均做匀速圆周运动,则下列说法正确的是()A.卫星甲的周期可能大于卫星乙的周期?B.卫星甲的线速度可能小于卫星乙的线速度C.卫星甲的向心加速度一定大于卫星乙的向心加速度D.卫星甲所受的万有引力一定大于卫星乙所受的万有引力思维点拨万有引力提供卫星做匀速圆周运动的向心力,根据牛顿第二定律和向心加速度的表达式可求卫星参量的表达式,再根据表达式进行讨论即可求解。答案C考题点睛【对点演练】9.(2022黑龙江齐齐哈尔期末)2022年3月23日,“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲,由航天员在轨演示太空“冰雪”实验、液桥演示实验、水油分离实验、太空抛物实验。空间站轨道高度约为400km,倾角约42°,总质量约100t,地球半径约6400km,已知地球表面重力加速度g取10m/s2,忽略地球自转的影响。下列说法正确的是()A.空间站环绕地球运行的速度小于7.9km/sB.航天员进驻空间站时可视为平衡状态C.空间站实质上就是一颗静止卫星D.空间站的向心加速度大小约为10m/s2答案A解析7.9km/s是地球的第一宇宙速度,是物体在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动的速度大小,同时也是物体绕地球运行的最大环绕速度,所以空间站的环绕速度小于7.9km/s,故A正确。航天员进驻空间站随空间站绕地球做匀速圆周运动,万有引力全部提供向心力,航天员处于完全失重状态,故B错误。地球静止卫星的轨道平面与赤道平面重合,且轨道位于赤道上方高度约为36000km处,所以空间站不是地球的静止卫星,故C错误。近地10.(2023湖北恩施州期末)2023年5月30日9时31分,搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空,航天员乘组状态良好,发射取得圆满成功。北京时间5月30