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2022-2023年高考物理一轮复习 第4章曲线运动万有引力与航天第4讲万有引力与航天课件
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这是一份2022-2023年高考物理一轮复习 第4章曲线运动万有引力与航天第4讲万有引力与航天课件，共50页。PPT课件主要包含了知识梳理回顾，知识一，开普勒三大定律，公转周期的二次方，知识二，万有引力定律及其应用，质量的乘积，距离的二次方，卡文迪许，万有引力等内容，欢迎下载使用。
【小题自测】1．如图，O表示地球，P表示一个绕地球沿椭圆轨道沿逆时针方向运动的人造卫星，AB为长轴，CD为短轴．在卫星绕地球运动一周的时间内，从A到B的时间为tA B，同理从B到A、从C到D、从D到C的时间分别为tB A、tC D、tDC．下列关系式正确的是( )A．tA B＞tB AB．tA B＜tB AC．tC D＞tD C D．tC D＜tD C
6.67×10－11 N·m2/kg2
2.宇宙速度与运动轨迹的关系(1)v发＝______km/s时，卫星绕地球做匀速圆周运动．(2)7.9 km/s
命题点一 万有引力定律在天体运行中的应用 [师生共研类]
2．如图所示，绕地球做匀速圆周运动的卫星P的角速度为ω，对地球的张角为θ，万有引力常量为G.则下列说法正确的是( )A．卫星的运动属于匀变速曲线运动B．张角θ越小的卫星，其角速度ω越大C．根据已知量可以求地球质量D．根据已知量可求地球的平均密度【答案】D
命题点二 宇宙飞船、卫星的运行和变轨问题 [师生共研类]
2.卫星轨道的突变：由于技术上的需要，有时要在适当的位置短时间内启动飞行器上的发动机，使飞行器轨道发生突变，使其进入预定的轨道．如图所示，发射同步卫星时，可以分多过程完成：(1)先将卫星发送到近地轨道Ⅰ.
(2)使其绕地球做匀速圆周运动，速率为v1，变轨时在P点点火加速，短时间内将速率由v1增加到v2，使卫星进入椭圆形的转移轨道Ⅱ.
(3)卫星运行到远地点Q时的速率为v3，此时进行第二次点火加速，在短时间内将速率由v3增加到v4，使卫星进入同步轨道Ⅲ，绕地球做匀速圆周运动．
例2 发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点．轨道2、3相切于P点(如图)，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是( )
A．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B．卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度
C．卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度D．卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度
2．航天飞机在完成对轨道哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的一点，如图所示．关于航天飞机的运动，下列说法中错误的是( )
A．在轨道Ⅱ上经过A点的速度小于经过B点的速度B．在轨道Ⅱ上经过A点的速度小于在轨道Ⅰ上经过A点的速度C．在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期D．在轨道Ⅱ上经过A点的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A点的加速度
【答案】D【解析】在轨道Ⅱ上由A点到B点，引力做正功，则动能增加，经过A点的速度小于经过B点的速度，A正确，不符合题意；航天飞机从圆形轨道Ⅰ变轨到椭圆轨道Ⅱ，需要减速，发生近心运动才能实现，因此vAⅡ
命题点三 双星模型 [师生共研类]
2.模型特点(1)两星做圆周运动所需的向心力由它们之间的万有引力提供，这是一对相互作用力．(2)两星都绕它们连线上的某一点做圆周运动，故它们的周期、角速度相等．(3)两星的轨道半径之和等于两星之间的距离，即r1＋r2＝L，计算万有引力和向心力时要特别注意．
例3 (多选)宇宙中的有些恒星可组成双星系统．系统内恒星之间的万有引力比其他恒星对它们的万有引力大得多，因此在研究双星的运动时，可以忽略其他星球对它们的作用．已知a和b构成一个双星系统，它们在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点O做匀速圆周运动，a和b的质量之比为2∶1，下列判断正确的是( )A．a、b运动的轨道半径之比为2∶1B．a、b的线速度之比为1∶2C．a、b的加速度之比为1∶4D．a、b所受的向心力大小之比为1∶1
1．首个发现的引力波事件被命名为“GW150914”，“GW150914”是一个36倍太阳质量的黑洞和一个29倍太阳质量的黑洞旋进合并的事件．假设这两个黑洞绕它们连线上的某点做圆周运动，且这两个黑洞的间距缓慢减小．若该黑洞系统在运动过程中各自质量不变且不受其他星系的影响，则关于这两个黑洞的运动，下列说法中正确的是( )A．这两个黑洞运行的线速度大小始终相等B．这两个黑洞做圆周运动的向心加速度大小始终相等C．36倍太阳质量的黑洞和29倍太阳质量的黑洞运行的线速度大小之比为36∶29D．随着两个黑洞的间距缓慢减小，这两个黑洞运行的周期也在减小
2. 经长期观测人们在宇宙中已经发现了“双星系统”．“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星的直径远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体．两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动．现测得两颗星之间的距离为L，质量之比为m1∶m2＝3∶2.则可知( )
4．如图所示，地球球心为O，半径为R，表面的重力加速度为g.一宇宙飞船绕地球无动力飞行且沿椭圆轨道运动，不计阻力，轨道上P点距地心最远，距离为3R.则( )
【小题自测】1．如图，O表示地球，P表示一个绕地球沿椭圆轨道沿逆时针方向运动的人造卫星，AB为长轴，CD为短轴．在卫星绕地球运动一周的时间内，从A到B的时间为tA B，同理从B到A、从C到D、从D到C的时间分别为tB A、tC D、tDC．下列关系式正确的是( )A．tA B＞tB AB．tA B＜tB AC．tC D＞tD C D．tC D＜tD C
6.67×10－11 N·m2/kg2
2.宇宙速度与运动轨迹的关系(1)v发＝______km/s时，卫星绕地球做匀速圆周运动．(2)7.9 km/s
命题点一 万有引力定律在天体运行中的应用 [师生共研类]
2．如图所示，绕地球做匀速圆周运动的卫星P的角速度为ω，对地球的张角为θ，万有引力常量为G.则下列说法正确的是( )A．卫星的运动属于匀变速曲线运动B．张角θ越小的卫星，其角速度ω越大C．根据已知量可以求地球质量D．根据已知量可求地球的平均密度【答案】D
命题点二 宇宙飞船、卫星的运行和变轨问题 [师生共研类]
2.卫星轨道的突变：由于技术上的需要，有时要在适当的位置短时间内启动飞行器上的发动机，使飞行器轨道发生突变，使其进入预定的轨道．如图所示，发射同步卫星时，可以分多过程完成：(1)先将卫星发送到近地轨道Ⅰ.
(2)使其绕地球做匀速圆周运动，速率为v1，变轨时在P点点火加速，短时间内将速率由v1增加到v2，使卫星进入椭圆形的转移轨道Ⅱ.
(3)卫星运行到远地点Q时的速率为v3，此时进行第二次点火加速，在短时间内将速率由v3增加到v4，使卫星进入同步轨道Ⅲ，绕地球做匀速圆周运动．
例2 发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点．轨道2、3相切于P点(如图)，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是( )
A．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B．卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度
C．卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度D．卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度
2．航天飞机在完成对轨道哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的一点，如图所示．关于航天飞机的运动，下列说法中错误的是( )
A．在轨道Ⅱ上经过A点的速度小于经过B点的速度B．在轨道Ⅱ上经过A点的速度小于在轨道Ⅰ上经过A点的速度C．在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期D．在轨道Ⅱ上经过A点的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A点的加速度
【答案】D【解析】在轨道Ⅱ上由A点到B点，引力做正功，则动能增加，经过A点的速度小于经过B点的速度，A正确，不符合题意；航天飞机从圆形轨道Ⅰ变轨到椭圆轨道Ⅱ，需要减速，发生近心运动才能实现，因此vAⅡ
命题点三 双星模型 [师生共研类]
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例3 (多选)宇宙中的有些恒星可组成双星系统．系统内恒星之间的万有引力比其他恒星对它们的万有引力大得多，因此在研究双星的运动时，可以忽略其他星球对它们的作用．已知a和b构成一个双星系统，它们在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点O做匀速圆周运动，a和b的质量之比为2∶1，下列判断正确的是( )A．a、b运动的轨道半径之比为2∶1B．a、b的线速度之比为1∶2C．a、b的加速度之比为1∶4D．a、b所受的向心力大小之比为1∶1
1．首个发现的引力波事件被命名为“GW150914”，“GW150914”是一个36倍太阳质量的黑洞和一个29倍太阳质量的黑洞旋进合并的事件．假设这两个黑洞绕它们连线上的某点做圆周运动，且这两个黑洞的间距缓慢减小．若该黑洞系统在运动过程中各自质量不变且不受其他星系的影响，则关于这两个黑洞的运动，下列说法中正确的是( )A．这两个黑洞运行的线速度大小始终相等B．这两个黑洞做圆周运动的向心加速度大小始终相等C．36倍太阳质量的黑洞和29倍太阳质量的黑洞运行的线速度大小之比为36∶29D．随着两个黑洞的间距缓慢减小，这两个黑洞运行的周期也在减小
2. 经长期观测人们在宇宙中已经发现了“双星系统”．“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星的直径远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体．两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动．现测得两颗星之间的距离为L，质量之比为m1∶m2＝3∶2.则可知( )
4．如图所示，地球球心为O，半径为R，表面的重力加速度为g.一宇宙飞船绕地球无动力飞行且沿椭圆轨道运动，不计阻力，轨道上P点距地心最远，距离为3R.则( )
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