解题素能培养 训练高效提能 第四章 曲线运动 万有引力与航天 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 第四节 万有引力与航天 解题素能培养 训练高效提能 第四章 曲线运动 万有引力与航天 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 基础要点整合 一、万有引力定律 问题导引 关于万有引力公式 F 以下说法中正确的是 A 公式只适用于星球之间的引力计算，不适用于质量较小的物体 B 当两物体间的距离趋近于 0 时，万有引力趋近于无穷大 C 两物体间的万有引 力也符合牛顿第三定律 D 公式中引力常量 G 的值是牛顿规定的 答案 C 解题素能培养 训练高效提能 第四章 曲线运动 万有引力与航天 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 知识梳理 1 内容： 自然界中任何两个物体都相互吸引 ， 引力的方向在它们的连线上 ， 引力的大小与物体的质量 成正比 ， 与它们之间距离 成反比 2 表达式： F ，其中 G _ N k 引力常量 乘积 二次方 G m 1m 2r 2 10 11 解题素能培养 训练高效提能 第四章 曲线运动 万有引力与航天 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 3 适用条件： 公式适用于 间的相互作用 但对于不能看做质点的两个质量分布均匀的球体间的相互作用是适用的 ， 此时 的距离；另外 ， 对于一个质量分布均匀的球体和球外一个质点之间的相互作用万有引力定律也适用 ， 其中 的距离 质点 两球心间 球心到质点 解题素能培养 训练高效提能 第四章 曲线运动 万有引力与航天 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 自主检测 1 对于质量为 下列说法正确的是 A 对于质量分布均匀的球体，公式中的 r 为两球心间的距离 B 公式中的 G 是引力常量，它是由实验测出的，而不 是人为规定的 C 当两物体间的距离 r 趋于零时，万有引力趋于无穷大 D 小总是相等的 答案 解题素能培养 训练高效提能 第四章 曲线运动 万有引力与航天 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 二 、 卫星运行规律及宇宙速度 问题导引 在地球周围飞行着许多人造地球卫星 ， 由于用途不同 ， 它们的运行轨道也不相同 ， 请思考以下问题： (1)若各卫星的轨道均为圆形轨道 ， 这些轨道有什么共同点 (2)各圆形轨道卫星的飞行速度是不同的 ， 卫星离地面越近 ， 其飞行速度越大还是越小 ， 它们的最大速度是多少 ？ 解题素能培养 训练高效提能 第四章 曲线运动 万有引力与航天 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 答案 (1)各圆形轨道的圆心均为地球的球心 (2)离地面越近的卫星 ， 飞行速度越大 ， 卫星沿圆形轨道运行的最大速度为 7.9 km/s， 也就是第一宇宙速度 解题素能培养 训练高效提能 第四章 曲线运动 万有引力与航天 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 知识梳理 1 地球同步卫星的特点 (1)轨道平面一定：轨道平面和 平面重合 (2)周期一定：与地球 周期相同 ， 即 T 24 h 86 400 s. (3)角速度一定：与地球自转的角速度相同 (4) 高度一定：据 2T2 r ，得 r 3 4 2 104卫星离地面高度 h r R 6 R ( 为恒量 ) 赤道 自转 解题素能培养 训练高效提能 第四章 曲线运动 万有引力与航天 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 (5)速率一定：运动速度 v 2r/T km/s(为恒量 ) (6)绕行方向一定：与地球自转的方向 2 极地卫星和近地卫星 (1)极地卫星运行时每圈都经过 由于地球自转 ，极地卫星可以实现全球覆盖 (2)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 ，其运行线速度约为 km/s. (3)两种卫星的轨道平面一定通过 一致 南北两极 地球的半径 地球的球心 解题素能培养 训练高效提能 第四章 曲线运动 万有引力与航天 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 3 三种宇宙速度比较 宇宙速度 数值(km/s) 意义 第一宇 宙速度 _ 这是卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度 第二宇 宙速度 _ 这是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度 第三宇 宙速度 _ 这是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度 解题素能培养 训练高效提能 第四章 曲线运动 万有引力与航天 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 自主检测 2 (2012四川理综卷 )2012年 4月 30日 ， 西昌卫星发射中心发射的中圆轨道卫星 ， 其轨道半径为 107 m 它与另一颗同质量的同步轨道卫星 (107 m)相比 A 向心力较小 B 动能较大 C 发射速度都是第一宇宙速度 D 角速度较小 解题素能培养 训练高效提能 第四章 曲线运动 万有引力与航天 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 答案 B 解析 由 F 向 F 万 ，中圆轨道卫星向心力大于同步轨道卫星 ( G 、 M 、 m 相同 ) ，故 A 错误由 2m v ，且由 R 中 R 同 知，中圆轨道卫星动能 较大，故 B 正确第一宇宙速度是最小的 卫星发射速度，故 C 错误由 知，中圆轨道卫星角速度大，故 D 错误 解题素能培养 训练高效提能 第四章 曲线运动 万有引力与航天 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 三 、 经典时空观和相对论时空观 知识梳理 1 经典时空观 (1)在经典力学中 ， 物体的质量是不随 而改变的 (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 运动状态 相同的 解题素能培养 训练高效提能 第四章 曲线运动 万有引力与航天 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 2 相 对论时空观 (1) 在狭义相对论中，物体的质量随物体的运动速度的增大而 ，用公式表示为 m (2) 在狭义相对论中，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 增大 m 01 不同的 解题素能培养 训练高效提能 第四章 曲线运动 万有引力与航天 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 自主检测 3 下列说法中正确的是 A 经典力学适用于任何情况下的任何物体 B 狭义相对论否定了经典力学 C 量子力学能够描述微观粒子运动的规律性 D 万有引力定律也适用于强相互作用力 解题素能培养 训练高效提能 第四章 曲线运动 万有引力与航天 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 解析 经典力学只适用于宏观 、 低速 、 弱引力的情况 ， 狭义相对论没有否定经典力学 ， 在宏观低速情况下 ， 相对论的结论与经典力学没有区别 ， 量子力学更正确地描述了微观粒子运动的规律性 ， 万有引力定律只适用于弱相互作用力 ，而对于强相互作用力是不适用的 ， 答案 C 解题素能培养 训练高效提能 第四章 曲线运动 万有引力与航天 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 考点核心突破 考点一 天体质量和密度的计算 1 解决天体 ( 卫星 ) 运动问题的基本思路 (1) 天体运动的向心力来源于天体之间的万有引力，即 r ) 在中心天体表面或附近运动时，万有引力近似等于重力，即 g 表示天体表面的重力加速度 ) 解题素能培养 训练高效提能 第四章 曲线运动 万有引力与航天 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 (1) 在行星表面重力加速度： 所以 g (2) 在离地面高为 h 的轨道处重力加速度：R h ）2 以 M（ R h ）2. 3 天体质量和密度的计算 (1) 利用天体表面的重力加速度 g 和天体半径 R . 由于 故 天体质量 M 天体密度 43 解题素能培养 训练高效提能 第四章 曲线运动 万有引力与航天 高考总复习 物理 菜 单 考点核心突破 基础要点整合 (2) 通过观察卫星绕天体做 匀速圆周运动的周期 T 和轨道半径 r . 由万有引力等于向心力，即 2T2 r ，得出中心天体质量 M 4 2 若已知天体半径 R ，则天体的平均密度 43 若天体的卫星在天体表面附近环绕天体运动， 可认为其轨道半径 r 等于天体半径 R ，则天体密度 3 可见，只要测出卫星环绕天体表面运动的周期 T ，就可估算出中心天体的密度 解题素能培养 训练高效提能 第四章 曲线运动