1、第4课时万有引力与航天,一、行星的运动及太阳与行星的引力1.地心说和日心说(1)地心说：太阳、月亮以及其他行星都绕_运动。(2)日心说：地球是绕太阳旋转的普通星体，月球是绕_旋转的卫星。,地球,地球,2.开普勒行星运动定律,(1)所有的行星围绕太阳运动的轨道都是_，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。这就是开普勒第一定律，又称椭圆轨道定律。(2)对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的_。这就是开普勒第二定律，又称面积定律。(3)所有行星轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值_。这就是开普勒第三定律，又称周期定律。,椭圆,面积,相等,成正比,成反比,3.适用条件(1)公式适
2、用于_间的相互作用。当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时，物体可视为质点。(2)质量分布均匀的球体可视为质点，r是_的距离。4.万有引力定律的两个易混点(1)任何两个物体之间都存在万有引力，不是只有天体之间才存在。(2)万有引力定律适用于质点间的相互作用，当物体间距离趋近于零时，并非万有引力趋向于无穷大。,质点,两球心间,三、宇宙航行1.环绕速度,环绕速度,地面附近,最大环绕,最小发射,2.第二宇宙速度和第三宇宙速度,(1)第二宇宙速度(脱离速度)：v2_ km/s，使物体挣脱_引力束缚的最小发射速度。(2)第三宇宙速度(逃逸速度)：v3 _ km/s，使物体挣脱_引力束缚的最小发射速度
3、。,11.2,地球,16.7,太阳,四、经典力学局限性1.在经典力学中，物体的质量是_的，而狭义相对论指出，质量要随着物体运动速度的增大而_ ，即m _，两者在_的条件下是统一的。2.经典力学认为位移和时间的测量与参考系_ ，相对论认为，同一过程的位移和时间的测量与参考系_ 。3.经典力学的适用范围：只适用于_运动，不适用于_运动；只适用于_世界，不适用于_世界。4.当物体的运动速度_光速c(3108 m/s)时，相对论物理学与经典物理学的结论_。,不变,增大,低速,无关,有关,低速,高速,宏观,微观,远小于,没有区别,【思考判断】1.开普勒定律只适用于行星绕太阳的运动，不适用于卫星绕地球的运
4、动( )2.行星离太阳较近时，运动速率比较快，行星离太阳比较远时运动速率比较慢( )3.只有天体之间才存在万有引力( )4.英国物理学家牛顿利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量( )5.当两物体间的距离趋近于0时，万有引力趋近于无穷大( ),6.利用月球绕地球转动的周期和月地之间的距离可以估算月球的质量( )7.人造卫星的运行速度都要大于7.9 km/s( )8.人造地球同步卫星的运行轨道只能在赤道上空( )9.地球同步卫星的运行速度一定小于地球第一宇宙速度( )10.若物体的速度大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度，则物体可绕太阳运行( ),考点一行星的运动(a/)考点二太阳与行星间的引力
5、(a/),典例剖析【例1】 根据开普勒定律，我们可以推出的正确结论有(),答案A,【例2】 在讨论地球潮汐成因时，地球绕太阳运行轨道与月球绕地球运行轨道可视为圆轨道。已知太阳质量约为月球质量的2.7107倍，地球绕太阳运行的轨道半径约为月球绕地球运行的轨道半径的400倍。关于太阳和月球对地球上相同质量海水的引力，以下说法正确的是(),A.太阳引力远小于月球引力B.太阳引力与月球引力相差不大C.月球对不同区域海水的吸引力大小相等D.月球对不同区域海水的吸引力大小有差异,答案D,针对训练1.(2016全国卷)关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是(),A.开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动
6、的规律B.开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律C.开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因D.开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律解析开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了开普勒天体运动三定律，找出了行星运动的规律，而牛顿发现了万有引力定律，A、C、D错误，B正确。答案B,答案D,考点三万有引力定律及其应用(c/),要点突破一、万有引力定律应用1.利用万有引力定律解决卫星运动的一般思路,2.应用万有引力定律求天体的质量、密度,典例剖析【例1】 一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其线速度大小为v。假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质
7、量为m的物体重力，物体静止时，弹簧测力计的示数为N。已知引力常量为G，则这颗行星的质量为(),答案B,答案B,答案D,2.某星球的质量约为地球质量的9倍，半径约为地球半径的一半，若从地球表面高h处平抛一物体，射程为60 m，则在该星球上，从同样高度以同样的初速度平抛同一物体，射程应为(),A.10 m B.15 mC.90 m D.360 m,答案A,考点四宇宙航行(c/)考点五经典力学的局限性(a/),要点突破1.卫星的线速度、角速度、向心加速度、周期与轨道半径的关系,2.地球卫星的特点(1)线速度7.9 km/s是所有地球卫星的最大环绕速度，而周期84 min是所有地球卫星的最小周期。(2
8、)第一宇宙速度与地球的质量有关。(3)所有地球卫星，稳定运行时，其轨道平面一定过地球的球心。3.近地卫星特点近地卫星具有所有卫星当中线速度最大，角速度最大，向心加速度最大，周期最小的特点。,4.地球同步卫星特点,典例剖析【例1】 a、b、c、d是在地球大气层外的圆形轨道上运行的四颗人造卫星。其中a、c的轨道相交于P，b、d在同一个圆轨道上，b、c轨道在同一平面上。某时刻四颗卫星的运行方向及位置如图所示。下列说法中正确的是(),A.a、c的加速度大小相等，且大于b的加速度B.b、c的角速度大小相等，且小于a的角速度C.a、c的线速度大小相等，且小于d的线速度D.a、c存在在P点相撞的危险,答案A
9、,【例2】 我国首颗量子科学实验卫星“墨子”已于酒泉成功发射，将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信。“墨子”由火箭发射至高度为500千米的预定圆形轨道。此前6月在西昌卫星发射中心成功发射了第二十三颗北斗导航卫星G7。G7属地球静止轨道卫星(高度约为36 000千米)，它将使北斗系统的可靠性进一步提高。关于卫星以下说法中正确的是(),A.这两颗卫星的运行速度可能大于7.9 km/sB.通过地面控制可以将北斗G7定点于西昌正上方C.量子科学实验卫星“墨子”的周期比北斗G7小D.量子科学实验卫星“墨子”的向心加速度比北斗G7小,答案C,针对训练1.天文学家近日在银河系发现一颗全新的星球“超级地
10、球”。它的半径是地球的2.3倍，而质量却是地球的17倍，科学家们认为这颗星球可能是由岩石组成。它的发现将有助于探索地球之外是否存在生命。这颗“超级地球”的第一宇宙速度约为(),A.3 km/s B.15 km/s C.21 km/s D.28 km/s,答案C,2.当卫星绕地球运动的轨道半径为R时，线速度为v，周期为T。下列情形符合物理规律的是(),答案C,答案B,1.卡文迪许测量引力常量的扭秤实验涉及的物理思想方法是(),A.猜想假设法 B.微量放大法C.极限分析法 D.建模法解析卡文迪许测量引力常量的扭秤实验采用了微量放大的思想方法，正确选项为B。答案B,2.一名宇航员来到一个星球上，如果
11、该星球的质量是地球质量的两倍，它的直径是地球直径的一半，那么这名宇航员在该星球上所受的万有引力大小是他在地球上所受万有引力的(),A.0.5倍 B.2.0倍C.4倍 D.8.0倍,答案D,3.有一星球的密度跟地球密度相同，但它表面处的重力加速度是地球表面处重力加速度的4倍，则该星球的质量将是地球质量的(忽略其自转影响)(),答案D,4.(2017衢州、丽水、湖州、舟山四地市质检)高分卫星是一种高分辨率对地观测卫星。高分卫星至少包括7颗卫星，它们都将在2020年前发射并投入使用。其中“高分一号”为光学成像遥感卫星，轨道高度为645 km，“高分四号”为地球同步轨道上的光学卫星。则“高分一号”与“
12、高分四号”相比,A.需要更大的发射速度B.具有更小的向心加速度C.具有更小的线速度D.具有更大的角速度,解析对于人造卫星模型，离地面越近，线速度、角速度、向心加速度越大，周期越小，但是越远运行速度越小，发射速度需越大，D正确。答案D,5.(2017稽阳3月联考)神舟十一号载人飞船在2016年10月17日7时30分发射升空后，于19日凌晨与天宫二号进行自动交会对接，形成组合体，航天员将进驻天宫二号，在轨飞行30天。如图所示，圆心轨道为“天宫二号”运行轨道，圆心轨道为“神舟十一号”运行轨道，则,A.“神舟十一号”在圆形轨道的运行速率大于7.9 km/sB.“天宫二号”的运行周期小于“神舟十一号”的运行周期C.“天宫二号”的运行速率小于“神舟十一号”的运行速率D.“天宫二号”的向心加速度大于“神舟十一号”的向心加速度,解析第一宇宙速度为最大的环绕速度，A错误；对于两个卫星，半径越大，其速度越小，角速度越小，周期越大，向心加速度越小，已知“天宫二号”运行轨道高于“神舟十一号”，C正确。答案C,
