人教版高一物理必修二万有引力与航天总结课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/11/24 Tuesday,0,第六章 万有引力与航天,总结,第六章 万有引力与航天,1,万有引力与航天,1.,开普勒三定律：,轨道定律,面积定律,周期定律,2.,万有引力定律：,3.,万有引力理论的成就：,测量地球质量,估算天体密度,“,登高望远,”,4.,宇宙航行：,（,1,）宇宙速度,（,2,）人造卫星,5.,经典力学的适用范围：,宏观、低速、弱引力,6.,狭义相对论：,（,1,）地球表面：,（,2,）星体环绕：,发现未知天体,基本思路：万有引力提供向心力,“,黄金代换,”,“,预测未来,”,万有引力与航天1.开普勒三定律：轨道定律面积定律周期定律2.,2,规律总结,一、天体质量和密度的求解方法：,（,1,）自立更生法：,利用天体表面的重力加速度,g,和天体的半径,R,：,利用卫星绕天体做匀速圆周运动的半径,r,和周期,T.,若卫星在天体表面附近运行时，可认为轨道半径,r,等于,天体半径,R,则天体密度,若已知天体的半径,R,，,只要测出卫星环绕天体,表面,运行的周期,T,就可估算中心天体的密度。,（,2,）借助外援法：,规律总结一、天体质量和密度的求解方法：（1）自立更生法：利用,3,典例,1,：（,2019,安徽合肥质检）已知地球和月球的半径之比为4:1，其表面重力加速度之比为6:1，则地球和月球的密度之比为（）,A,.,2:3，B,.,3:2，C,.,4:1，D,.,6:1,所以地球和月球的密度之比为：,B,解析:,在星球表面的物体，重力和万有引力相等，,解得质量为：,则密度为：,典例,1,典例1：（2019安徽合肥质检）已知地球和月球的半径之比为4,4,变式,1,（多选）（,2019,唐山模拟）人类将在未来登陆火星已知人造卫星,A,绕火星做匀速圆周运动所能达到的最大速度为,v,，最小周期为,T,，现有人造卫星,B,绕火星做匀速圆周运动，运行半径是火星半径的n倍，引力常量为,G,，则（）,B,错,A对,解析:,AC,变式,1,C,对,D,错,变式1（多选）（2019唐山模拟）人类将在未来登陆火星已知人,5,二、卫星运行问题的关键点：,(2),理解掌握第一宇宙速度的意义、推导过程及两个表达式,(3),灵活应用同步卫星的特点，注意同步卫星与地球赤道上物体的运动规律的区别和联系。,熟练记忆这几个关系式,R,：地球半径，,g,：地球表面重力加速度。,规律总结,特别提醒：赤道上物体转动所需的向心力,不等于,万有引力。,比较线速度大小：,比较向心加速度大小：,二者周期,T,相同,（角速度 相等）,人教版高一物理必修二第六章 万有引力与航天总结,(,共,16,张,PPT),人教版高一物理必修二第六章 万有引力与航天总结,(,共,16,张,PPT),二、卫星运行问题的关键点：(2)理解掌握第一宇宙速度的意义、,6,典例,2,：2018年12月27日，,“,北斗三号,”,基本系统已完成建设，开始提供全球服务，其导航系统中部分卫星运行轨道如图所示，,a,为极地卫星，b为地球同步卫星，c为倾斜轨道卫星，其轨道平面与赤道平面有一定的夹角，周期与地球自转周期相同，下列说法正确的是（）,A.,卫星a的线速度比卫星c的线速度小,B.,卫星b的向心加速度比卫星c的向心加速度大,C,.,卫星b和卫星c的线速度大小相等,D,.,卫星a的机械能一定比卫星b的机械能大,a,c,b,解：,A,不正确,B,不正确,C.,由,A,中的表达式可知：,C,正确,D.,由于不知道卫星的质量关系，,D,不正确,卫星,a,的机械能和卫星,b,的机械能的关系，,C,典例,2,故无法判断,人教版高一物理必修二第六章 万有引力与航天总结,(,共,16,张,PPT),人教版高一物理必修二第六章 万有引力与航天总结,(,共,16,张,PPT),典例2：2018年12月27日，“北斗三号”基本系统已完成建,7,变式,2.,同步卫星与地心的距离为,r,，运行速率为,v,1,向心加速度为,a,1,，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为,a,2,，第一宇宙速度为,v,2,，地球半径为,R,，则下列比值正确的是,(),a,1,a,2,a,2,v,2,v,1,同步卫星,D,比较同步卫星、近地卫星和赤道上物体的线速度，角速度，周期和向心加速度的大小。,课后练习：,解析：,变式,2,人教版高一物理必修二第六章 万有引力与航天总结,(,共,16,张,PPT),人教版高一物理必修二第六章 万有引力与航天总结,(,共,16,张,PPT),变式2.同步卫星与地心的距离为r，运行速率为v1向心加速度为,8,三、卫星变轨问题,1.,发射（离心运动）：卫星在轨道,上的,Q,点,加速,进入,轨道，在,轨道上的,P,点,加速,进入,轨道。,2.,回收（近心运动）：卫星在轨道,上的,P,点,减速,进入,轨道，在,轨道上的,Q,点,减速,进入,轨道。,v,Q2,v,Q1,v,P3,v,P2,a,Q2,=,a,Q1,a,P3,=,a,P2,月球,P,Q,3.,、,轨道上,Q,点，,、,轨道上,P,点的速度和加速度的大小关系。,规律总结,人教版高一物理必修二第六章 万有引力与航天总结,(,共,16,张,PPT),人教版高一物理必修二第六章 万有引力与航天总结,(,共,16,张,PPT),三、卫星变轨问题1.发射（离心运动）：卫星在轨道上的Q点加,9,典例,3,（,2019,河南郑州预测）,“,嫦娥四号,”,探测器成功发射，之后实施近月制动，顺利完成,“,太空刹车,”,，被月球捕获，进入了近月点约,100km,的环月轨道，如图所示，则下列说法中正确的是（）,A.“,嫦娥四号,”,的发射速度大于第二宇宙速度,B.“,嫦娥四号,”,在,100km,环月轨道运行通过,P,点时的加速度和在椭圆环月轨道运行通过,P,点时加速度相同,C.“,嫦娥四号,”,在,100km,环月轨道运动的周期等于椭圆环月轨道运动的周期,D.“,嫦娥四号,”,在地月转移轨道经过,P,点时和在,100km,环月轨道经过,P,点时速度相同,B,月球,P,100km,环月轨道,椭圆环月轨道,地月转移轨道,C.100km,环月轨道半径为,r,，椭圆轨道的半长轴为,a,，,根据开普勒第三定律得：,a,r,由于,r,a,解：,A.“,嫦娥四号,”,没有挣脱地球的引力，发射速度小于第一宇宙速度；,A,错,B.,引力相同，,a,相同；,B,正确,所以,T,1,T,2,D.,在地月转移轨道上的,P,点减速进入,100km,环月轨道，,所以两次经过,P,点时速度不同，,D,不正确。,典例,3,人教版高一物理必修二第六章 万有引力与航天总结,(,共,16,张,PPT),人教版高一物理必修二第六章 万有引力与航天总结,(,共,16,张,PPT),典例3（2019河南郑州预测）“嫦娥四号”探测器成功发射，之,10,变式,3,：人造飞船首先进入的是距地面高度近地点为200,km,，远地点为340,km,的椭圆轨道，在飞行第5圈的时候，飞船从椭圆轨道运行到以远地点为半径的圆形轨道上，如图所示，试处理下面几个问题（地球的半径,R,等于6370千米，g=9.8,m/s,2,）：,(1)飞船在椭圆轨道1上运行，,Q,点为近地点，,P,为远地点，当飞船运动到,P,点时点火，使飞船沿圆轨道2运行，以下说法正确的是（）,A,.,飞船在,Q,点的万有引力大于该点所需的向心力,B,.,飞船在,P,点的万有引力大于该点所需的向心力,C,.,飞船在轨道,1,上,P,点的速度小于在轨道,2,上,P,点的速度,D,.,飞船在轨道,1,上,P,点的加速度大于在轨道,2,上,P,点的加速度,(2)假设由于飞船的特殊需要，一艘原来在轨道运行的飞船前往与之对接，则飞船一定是 （）,A,.,从较低轨道上加速 B,.,从较高轨道上加速,C,.,从同一轨道上加速 D,.,从任意轨道上加速,月球,1,2,P,Q,BC,A,A.Q,点速度大，所需向心力大于万有引力，做离心运动；,B.P,点速度小，万有引力大于所需向心力，做近心运动。,解：,C.,在,P,点点火加速，,进入轨道,2,运行,，所以轨道,1,上,P,点的速度小于轨道,2,上,P,点的速度，,D.,飞船在两次在,P,点所受万有引力相同，所以加速度相同。,(1),(,2,),飞船对接可以从较低的轨道上加速，也可以从高轨道上减速。,变式,3,变式3：人造飞船首先进入的是距地面高度近地点为200km，远,11,四、双星与多星系统模型,模型一：双星模型,双星系统由两颗距离较近的星体组成，由于彼此的万有引力作用而绕连线上的某点做匀速圆周运动。,（,1,）周期,T,相同（角速度 相等）；,（,2,）向心力大小相等（彼此间的万有引力提供所需向心力）。,O,A,B,规律总结,模型二：三星（共线）模型,三颗星体在一条直线上，两颗星体围绕中间的星体做圆周运动。,周期,T,相同（角速度 相等）；,特点：,特点：,模型二：三星（正三角形）模型,（,1,）周期,T,相同（角速度 相等）；,特点：,（,2,）向心力大小相等（两颗星对第三颗星的万有引力的合力提供所需向心力）。,四、双星与多星系统模型模型一：双星模型双星系统由两颗距离较近,12,典例,4,典例,4,：如图为双星系统,A,、,B,绕其连线上的,O,点做匀速圆周运动的示意图，若,A,星的轨道半径大于,B,星的轨道半径，双星的总质量为,M,，双星间的距离为,L,，运动周期为,T,，则（）,A.A,的质量一定大于,B,的质量,B.A,的线速度一定大于,B,的线速度,C.L,一定，,M,越大，,T,越大,D.M,一定，,L,越大，,T,越大,O,A,B,解：,BD,总质量：,周期：,R,A,R,B,L,典例4典例4：如图为双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周,13,变式,4,：（2019河北石家庄质检）太空中存在一些离其他恒星很远的，由三颗星组成的三星系统，可忽略其他星体对它们的引力作用。已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是直线三星系统,三颗星始终在一条直线上；另一种是三角形三星系统,三颗星位于等边三角形的三个顶点上。,已知某直线三星系统,A,每颗星体的质量均为m，相邻两颗星中心间的距离都为,R,，某三角形三星系统,B,的每颗星体的质量恰好也均为m，且三星系统,A,外侧的两颗星做匀速圆周运动的周期和三星系统,B,每颗星做匀速圆周运动的周期相等。引力常量为G，则,(),A.,三星系统,A,外侧两颗星运动的线速度大小为,B.,三星系统,A,外侧两颗星运动的角速度大小为,C.,三星系统,B,的运动周期为,D.,三星系统,B,任意两颗星体中心间的距离为,变式,4,变式4：（2019河北石家庄质检）太空中存在一些离其他恒星很,14,R,R,m,m,m,变式,4,解：,L,L,L,R,1,R,1,R,1,m,m,m,设三角形三星系统中两星之间的距离为,L,，三颗星体做匀速圆周运动的半径为,R,1,F,合,F,1,F,1,在直线三星系统中，合力提供向心力,B,、,C,正确,D,正确,人教版高一物理必修二第六章 万有引力与航天总结,(,共,16,张,PPT),人教版高一物理必修二第六章 万有引力与航天总结,(,共,16,张,PPT),RRmmm变式4解：LLLR1R1R1mmm设三角形三星系统,15,变式,4,：（2019河北石家庄质检）太空中存在一些离其他恒星很远的，由三颗星组成的三星系统，可忽略其他星体对它们的引力作用。已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是直线三星系统,三颗星始终在一条直线上；另一种是三角形三星系统,三颗星位于等边三角形的三个顶点上。,已知某直线三星系统,A,每颗星体的质量均为m，相邻两颗星中心间的距离都为,R,，某三角形三星系统,B,的每颗星体的质量恰好也均为m，且三星系统,A,外侧的两颗星做匀速圆周运动的周期和三星系统,B,每颗星做匀速圆周运动的周期相等。引力常量为G，则,(),A.,