《万有引力与航天》PPT课件.ppt

4 4万有引力与航天 2007山东 22 2007年4月24日 欧洲科学家宣布在太阳系之外发现了一颗可能适合人类居住的类地行星Gliest581c 这颗星绕红Gliese581运行的星球有类似的星球的温度 表面可能有液态水存在 距离地球约为20光年 直径约为地球的1 5倍 质量约为地球的5倍 绕红矮星Gliese581运行的周期约为13天 假设有一艘宇宙飞船飞船飞临该星球表面附近轨道 下列说法正确的是A飞船在Gliest581c表面附近运行的周期约为13天B飞船在Gliest581c表面附近运行时的速度大于7 9km sC人在liese581c上所受重力比在地球上所受重力大DGliest581c的平均密度比地球平均密度小 2008山东 18 据报道 我国数据中继卫星 天链一号01星 于2008年4月25日在西昌卫星发射中心发射升空 经过4次变轨控制后 于5月1日成功定点在东经77赤道上空的同步轨道 关于成功定点后的 天链一号01星 下列说法正确的是A 运行速度大于7 9km sB 离地面高度一定 相对地面静止C 绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大D 向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等 考题展示 2009山东 18 2008年9月25日至28日我国成功实施了 神舟 七号载入航天飞行并实现了航天员首次出舱 飞船先沿椭圆轨道飞行 后在远地点343千米处点火加速 由椭圆轨道变成高度为343千米的圆轨道 在此圆轨道上飞船运行周期约为90分钟 下列判断正确的是 P地球Q轨道1轨道2A 飞船变轨前后的机械能相等B 飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都处于失重状态C 飞船在此圆轨道上运动的角度速度大于同步卫星运动的角速度D 飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿圆轨道运动的加速度 2010山东 18 1970年4月24日 我国自行设计 制造的第一颗人造地球卫星 东方红一号 发射成功 开创了我国航天事业的新纪元 东方红一号 的运行轨道为椭圆轨道 其近地点M和远地点N的高度分别为439km和2384km 则A 卫星在M点的势能大于N点的势能B 卫星在M点的角速度大于N点的角速度C 卫星在M点的加速度大于N点的加速度D 卫星在N点的速度大于7 9km s 2011山东 17 甲 乙为两颗地球卫星 其中甲为地球同步卫星 乙的运行高度低于甲的运行高度 两卫星轨道均可视为圆轨道 以下判断正确的是A 甲的周期大于乙的周期B 乙的速度大于第一宇宙速度C 甲的加速度小于乙的加速度D 甲在运行时能经过北极的正上方 2012山东 15 2011年11月3日 神州八号 飞船与 天宫一号 目标飞行器成功实施了首次交会对接 任务完成后 天宫一号 经变轨升到更高的轨道 等待与 神州九号 交会对接 变轨前和变轨完成后 天宫一号 的运行轨道均可视为圆轨道 对应的轨道半径分别为R1 R2 线速度大小分别为 则等于A B C D 考情分析 基础知识回顾 万有引力定律 万有引力 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m1和m2的 成正比 与它们之间 成反比 2 公式 F 其中G 6 67 10 11N m2 kg2 3 适用条件 严格地说 公式只适用于 间的相互作用 当两个物体间的距离 物体本身的大小时 公式也可以使用 对于均匀的球体 r是 应用 预言彗星回归 发现未知天体 计算天体质量和密度 宇宙速度 人造卫星 热点 热点 V1 7 9km s V2 11 2km s V3 16 7km s 乘积 距离的平方 质点 远大于 球心间距离 深化理解 应用万有引力定律的两条基本思路 把卫星绕天体的运动理想化为匀速圆周运动 向心力由万有引力提供 在解题中常用的关系式为 在地面附近的物体受的重力近似等于万有引力 即 重点突破 一 天体的质量和密度的计算 二 卫星的运行和相关问题 方法一 行星运动的向心力由万有引力提供 方法二 天体对其表面物体的引力近似等于物体的重力 天体的质量和密度的计算 突破一 例题1 人类正在有计划地探索地球外其他星球 若宇宙空间某处有质量均匀分布的实心球形天体 则下列有关推断正确的是 引力常量G已知 A 若宇航员测出宇宙飞船贴着天体表面做匀速圆周运动的周期 则可推知天体的密度B 只要测出宇宙飞船绕天体做匀速圆周运动的半径和周期 就可推知该天体的密度C 若测出该天体表面的重力加速度 且已知该天体自转周期为T 则可推知天体的密度D 若测出该天体表面的重力加速度和该天体的第一宇宙速度 则可以推知该天体的密度 典型例题 AD 变式训练 1 ABD 1 卫星的运动规律 运行速度 角速度 周期 向心加速度 随半径增大而减小 均与半径成一一对应关系 突破二 卫星的运行和相关问题 Z 同步卫星特点 2 人造卫星的相关问题 人造地球卫星的轨道 与地球自转周期相同 轨道平面与赤道平面重合 与地球自转方向相同 Z 变轨问题 低轨变高轨 向后喷气 加速 最终v低 v高 高轨变低轨 向前喷气 减速 最终v低 v高 加速度 速度 周期 机械能 Z 赤道上物体 A 近地轨道卫星 B 同步卫星 C 运动参数比较 A B C Z 典型例题 卫星的运行规律 变式 Z CD 2012山东 15 2011年11月3日 神州八号 飞船与 天宫一号 目标飞行器成功实施了首次交会对接 任务完成后 天宫一号 经变轨升到更高的轨道 等待与 神州九号 交会对接 变轨前和变轨完成后 天宫一号 的运行轨道均可视为圆轨道 对应的轨道半径分别为R1 R2 线速度大小分别为 则 等于A B C D 体验高考 卫星的运行规律 变式训练 2 Z B 例证3 北京航天飞行控制中心对 嫦娥一号 卫星实施多次变轨控制并获得成功 首次变轨是在卫星运行到远地点时实施的 紧随其后进行的3次变轨均在近地点实施 嫦娥一号 卫星的首次变轨之所以选择在远地点实施 是为了抬高卫星近地点的轨道高度 同样的道理 要抬高远地点的高度就需要在近地点实施变轨 如图为 嫦娥一号 某次在近地点A由轨道1变轨为轨道2的示意图 下列说法中正确的是 A 嫦娥一号 在轨道1的A点处应点火加速B 嫦娥一号 在轨道1的A点处的速度比轨道2的A点处的速度大C 嫦娥一号 在轨道1的A点处的加速度比在轨道2的A点处的加速度大D 嫦娥一号 在轨道1的B点处的机械能比在轨道2的C点处的机械能大 典型例题 卫星的变轨问题 变式 Z A 3 如图所示 是某次发射人造卫星的示意图 人造卫星先在近地圆周轨道1上运动 然后改在椭圆轨道2上运动 最后在圆周轨道3上运动 a点是轨道1 2的交点 b点是轨道2 3的交点 人造卫星在轨道1上的速度为v1 在轨道2上a点的速度为v2a 在轨道2上b点的速度为v2b 在轨道3上的速度为v3 则以上各速度的大小关系是 A v1 v2a v2b v3B v1 v2a v2b v3C v2a v1 v3 v2bD v2a v1 v2b v3 变式训练 Z C 例题4 如图 地球赤道上的山丘 近地资源卫星和同步通信卫星均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动 设山丘e 近地资源卫星p和同步通信卫星q的圆周运动速率依次为v1 v2 v3 向心加速度依次为a1 a2 a3 则 A v1 v2 v3B v1 v3 v2C a1 a2 a3 D a2 a3 a1 典型例题 Z BD 总结