人教版高考物理一轮复习专题4曲线运动万有引力与航天第4讲万有引力与航天课件

这是一份人教版高考物理一轮复习专题4曲线运动万有引力与航天第4讲万有引力与航天课件，共60页。PPT课件主要包含了二次方，万有引力，三种宇宙速度，太阳系，赤道平面，地球自转，运动状态，答案B，答案A，答案D等内容，欢迎下载使用。

必 备 知 识·深 悟 固 基
一、万有引力定律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，与它们之间距离r的________成反比．
二、万有引力定律的应用及三种宇宙速度1．万有引力定律的基本应用(1)基本方法：把天体(或人造卫星)的运动看成是匀速圆周运动，其所需向心力由____________提供．
三、同步卫星的特点(1)轨道平面一定：轨道平面与__________共面．(2)周期一定：与__________周期相同，即T＝24 h．(3)角速度一定：与__________的角速度相同．
四、经典时空观和相对论时空观1．经典时空观(1)在经典力学中，物体的质量不随____________而改变．(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________的．
2．相对论时空观(1)在狭义相对论中，物体的质量是随物体运动速度的增大而________．(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________的．
(1)面积定律是对同一个行星而言的，不同的行星相等时间内扫过的面积不等．由面积定律可知，行星在近日点的速度比它在远日点的速度大．(2)经典力学——牛顿运动定律的适用范畴．
1．[开普勒行星运动定律的理解]火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知(　　)A．太阳位于木星运行轨道的中心B．火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等C．火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方D．相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积【答案】C
3．[卫星运动参量的计算]金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，它们的向心加速度大小分别为a金、a地、a火，它们沿轨道运行的速率分别为v金、v地、v火．已知它们的轨道半径R金＜R地＜R火，由此可以判定(　　)A．a金＞a地＞a火B．a火＞a地＞a金C．v地＞v火＞v金D．v火＞v地＞v金【答案】A　
关 键 能 力·突 破 要 点
考点1　万有引力定律在天体运动中的应用　[能力考点]
[解题方略]　计算中心天体的质量、密度时的区别(1)天体半径和卫星的轨道半径：通常把天体看成一个球体，天体的半径指的是球体的半径．卫星的轨道半径指的是卫星围绕天体做圆周运动的轨道半径．卫星的轨道半径大于等于天体的半径．(2)自转周期和公转周期：自转周期是指天体绕自身某轴线运动一周所用的时间，公转周期是指卫星绕中心天体做圆周运动一周所用的时间．自转周期与公转周期一般不相等．
1．(2020年山东卷)我国发射了“天问1号”火星探测器．质量为m的着陆器在着陆火星前，会在火星表面附近经历一个时长为t0、速度由v0减速到零的过程．已知火星的质量约为地球的0.1倍，半径约为地球的0.5倍，地球表面的重力加速度大小为g，忽略火星大气阻力．若该减速过程可视为一个竖直向下的匀减速直线运动，此过程中着陆器受到的制动力大小约为(　　)
考点2　卫星运行参量的分析与计算　[能力考点]
1．卫星的轨道(1)赤道轨道：卫星的轨道在赤道平面内，同步卫星就是其中的一种．(2)极地轨道：卫星的轨道过南北两极，即在垂直于赤道的平面内，如极地气象卫星．
2．地球同步卫星的特点：六个“一定”
1．“北斗”卫星导航定位系统由地球静止轨道卫星(同步卫星)、中轨道卫星和倾斜同步卫星组成．地球静止轨道卫星和中轨道卫星都在圆轨道上运行，它们距地面的高度分别约为地球半径的6倍和3.4倍，下列说法正确的是(　　)A．静止轨道卫星的周期约为中轨道卫星的2倍B．静止轨道卫星的线速度大小约为中轨道卫星的2倍C．静止轨道卫星的角速度大小约为中轨道卫星的D．静止轨道卫星的向心加速度大小约为中轨道卫星的
2．(2021届合肥检测) 我国成功发射硬X射线调制望远镜卫星“慧眼”．“慧眼”—空间科学卫星在离地面550 km的圆形轨道上飞行，“天宫二号”在离地面393 km的圆形轨道上飞行．若“慧眼”卫星与“天宫二号”围绕地球的运动均视为匀速圆周运动，运行轨道如图所示，则下列说法正确的是(　　)
A．在相同时间内，“慧眼”卫星转过的弧长一定比“天宫二号”的长B．两卫星只能运行在地球赤道的正上方C．“慧眼”卫星运行时的向心加速度一定比“天宫二号”的小D．“慧眼”卫星运行时的机械能一定比“天宫二号”的大【答案】C　
考点3　三种宇宙速度　[能力考点]
例3　“伽利略”木星探测器，从1989年10月进入太空起，历经6年，行程37亿千米，终于到达木星周围．此后在t秒内绕木星运行N圈后，对木星及其卫星进行考察，最后坠入木星大气层烧毁．设这N圈都是绕木星在同一个圆周上运行，其运行速率为v，探测器上的照相机正对木星拍摄整个木星时的视角为θ(如图所示)，设木星为一球体．求：(1)木星探测器在上述圆形轨道上运行时的轨道半径；(2)木星的第一宇宙速度．
深化理解 (1)如何计算木星做圆周运动的周期？如何计算木星做圆周运动的线速度？(2)如何计算木星的第一宇宙速度？
2．(2020年南充名校质检)太阳系外行星大多不适宜人类居住，绕恒星“Glicsc581”运行的行星“Gl－581c”却很值得我们期待．该行星的温度在0 ℃到40 ℃之间，质量是地球的6倍，直径是地球的1.5倍．公转周期为13个地球日．“Glicsc581”的质量是太阳质量的0.31倍．设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体，绕其中心天体做匀速圆周运动，则(　　)
考点4　卫星变轨问题　[能力考点]
1．必须掌握的三种运动情境
例 4　(多选) “神舟十一号”飞船完成了最后一次变轨，与“天宫二号”对接．“神舟十一号”某次变轨的示意图如图所示，在A点从椭圆轨道Ⅱ进入圆形轨道Ⅰ，B为轨道Ⅱ上的一点．关于飞船的运动，下列说法正确的有(　　)
A．在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度B．在轨道Ⅱ上经过A的动能小于在轨道Ⅰ上经过A的动能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的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度【答案】ABC　
深化理解 (1)轨道Ⅱ为椭圆轨道，如何求解卫星在该轨道运动的周期和速度？(2)如何比较卫星分别在不同轨道上经过A点时速度的大小？
1．(2021届濮阳名校一模)(多选)如图所示，设月球半径为R，假设“嫦娥四号”探测器在距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ上做匀速圆周运动，运行周期为T．到达轨道A点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B时，再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月做匀速圆周运动，引力常量为G，则下列说法正确的是(　　)
2．(2021年广东一模)2020年12月17日，“嫦娥五号”成功返回地球，创造了我国到月球取土的伟大历史．如图所示，“嫦娥五号”取土后，在P处由圆形轨道Ⅰ变轨到椭圆轨道Ⅱ，以便返回地球．下列说法正确的是(　　) 
A．“嫦娥五号”在轨道Ⅰ和Ⅱ运行时均超重B．“嫦娥五号”在轨道Ⅰ和Ⅱ运行时机械能相等C．“嫦娥五号”在轨道Ⅰ和Ⅱ运行至P处时速率相等D．“嫦娥五号”在轨道Ⅰ和Ⅱ运行至P处时加速度大小相等【答案】D　
天体圆周运动的几种模型
类型1　与天体有关的三种匀速圆周运动模型对比分析如图所示，a为近地卫星，半径为r1；b为地球同步卫星，半径为r2；c为赤道上随地球自转的物体，半径为r3．
深 度 研 练·素 养 提 升
1．(2020年江苏四市调研)(多选)我国北斗导航系统(BDS)已经开始提供全球服务，具有定位、导航、授时、5G传输等功能．A、B为“北斗”系统中的两颗工作卫星，其中A是高轨道的地球静止同步轨道卫星，B是中轨道卫星．已知地球表面的重力加速度为g，地球的自转周期为T0，下列判断正确的是(　　)
A．卫星A可能经过江苏上空B．卫星B可能经过江苏上空C．周期大小TA＝T0＞TBD．向心加速度大小aA＜aB＜g【答案】BCD　
2．(2020年山东三校联考)如图所示，a为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星(轨道半径约等于地球半径)，c为地球的同步卫星．下列关于a、b、c的说法中正确的是(　　)
 A．b卫星转动线速度大于7.9 km/sB．a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为aa＞ab＞acC．a、b、c做匀速圆周运动的周期关系为Tc＞Tb＞TaD．在b、c中，b的速度大【答案】D　
4．(2021届衡水名校联考)(多选)中科院南极天文中心的巡天望远镜观测到一个由双中子星构成的孤立双星系统产生的引力波．该双星系统以引力波的形式向外辐射能量，使得圆周运动的周期T减小，两星的质量m1与m2均不变，则下列关于该双星系统变化的说法正确的是(　　)A．两星间的距离逐渐增大B．两星间的万有引力逐渐增大C．两星的线速度逐渐增大D．双星系统的引力势能逐渐增大【答案】BC