1、第四節(jié)萬有引力與航天第四節(jié)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天一、萬有引力定律一、萬有引力定律1內(nèi)容：內(nèi)容：自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的方向在自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量它們的連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和和m2的乘積成的乘積成_，與它們之間距離，與它們之間距離r的二次方成的二次方成_2公式：公式：F_，其中，其中G6.671011 Nm2/kg2.正比正比反比反比欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)

2、萬有引力與航天3適用條件：適用條件：嚴(yán)格地說，公式只適用于嚴(yán)格地說，公式只適用于_間的相互間的相互作用，當(dāng)兩個(gè)物體間的距離作用，當(dāng)兩個(gè)物體間的距離_物體本身的大小物體本身的大小時(shí)，物體可視為質(zhì)點(diǎn)均勻的球體可視為質(zhì)點(diǎn)，其中時(shí)，物體可視為質(zhì)點(diǎn)均勻的球體可視為質(zhì)點(diǎn)，其中r是是_間的距離一個(gè)均勻球體與球外一個(gè)質(zhì)點(diǎn)間間的距離一個(gè)均勻球體與球外一個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的萬有引力也適用，其中的萬有引力也適用，其中r為為_到質(zhì)點(diǎn)間的距離到質(zhì)點(diǎn)間的距離質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)大于兩球心兩球心球心球心欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天C欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有

3、引力與航天二、宇宙速度二、宇宙速度宇宙速度宇宙速度數(shù)值數(shù)值(km/s)意義意義第一宇宙速度第一宇宙速度(環(huán)繞速度環(huán)繞速度)_是人造地球衛(wèi)星的是人造地球衛(wèi)星的_速速度，也是人造地球衛(wèi)星繞地球做度，也是人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的圓周運(yùn)動(dòng)的_速速度度第二宇宙速度第二宇宙速度(脫離速度脫離速度)11.2使物體掙脫使物體掙脫_引引力束縛力束縛的最小發(fā)射速度的最小發(fā)射速度第三宇宙速度第三宇宙速度(逃逸速度逃逸速度)16.7使物體掙脫使物體掙脫_引引力束縛力束縛的最小發(fā)射速度的最小發(fā)射速度.7.9最小發(fā)射最小發(fā)射最大運(yùn)行最大運(yùn)行地球地球太陽太陽欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬

4、有引力與航天 2.(單選單選)嫦娥三號(hào)的成功登月再次表明我國(guó)已具嫦娥三號(hào)的成功登月再次表明我國(guó)已具備火星探測(cè)能力，假設(shè)我國(guó)欲發(fā)射一顆探測(cè)火星備火星探測(cè)能力，假設(shè)我國(guó)欲發(fā)射一顆探測(cè)火星 的衛(wèi)星，其的衛(wèi)星，其發(fā)射速度發(fā)射速度v應(yīng)為應(yīng)為()A7.9 km/sB7.9 km/sv11.2 km/sC11.2 km/sv16.7 km/sDv16.7 km/sC欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天三、經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀和相對(duì)論時(shí)空觀三、經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀和相對(duì)論時(shí)空觀1經(jīng)典時(shí)空觀經(jīng)典時(shí)空觀(1)在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是不隨在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是不隨_的改變而改變的的

5、改變而改變的.(2)在經(jīng)典力學(xué)中，同一物理過程發(fā)生的位移和對(duì)應(yīng)在經(jīng)典力學(xué)中，同一物理過程發(fā)生的位移和對(duì)應(yīng) 時(shí)間的測(cè)量時(shí)間的測(cè)量結(jié)果在不同的參考系中是結(jié)果在不同的參考系中是_的的2相對(duì)論時(shí)空觀相對(duì)論時(shí)空觀同一過程的位移和時(shí)間的測(cè)量與參考系同一過程的位移和時(shí)間的測(cè)量與參考系_，在不同的參考，在不同的參考系中系中_3經(jīng)典力學(xué)的適用范圍經(jīng)典力學(xué)的適用范圍只適用于只適用于_運(yùn)動(dòng)，不適用于運(yùn)動(dòng)，不適用于_運(yùn)動(dòng)；只適用于宏運(yùn)動(dòng)；只適用于宏觀世界，不適用于觀世界，不適用于_世界世界速度速度相同相同有關(guān)有關(guān)不同不同低速低速高速高速微觀微觀欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天

6、3.(單選單選)對(duì)相對(duì)論的基本認(rèn)識(shí)，下列說法正確對(duì)相對(duì)論的基本認(rèn)識(shí)，下列說法正確的是的是()A相對(duì)論認(rèn)為：真空中的光速在不同慣性參考系中都是相相對(duì)論認(rèn)為：真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的同的B愛因斯坦通過質(zhì)能方程闡明了質(zhì)量就是能量愛因斯坦通過質(zhì)能方程闡明了質(zhì)量就是能量C在高速運(yùn)動(dòng)的飛船中的宇航員會(huì)發(fā)現(xiàn)飛船中的鐘走得比在高速運(yùn)動(dòng)的飛船中的宇航員會(huì)發(fā)現(xiàn)飛船中的鐘走得比地球上快地球上快D我們發(fā)現(xiàn)豎直向上高速運(yùn)動(dòng)的球在水平方向上變扁了我們發(fā)現(xiàn)豎直向上高速運(yùn)動(dòng)的球在水平方向上變扁了A欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天考點(diǎn)考點(diǎn)一一 天體質(zhì)量和密度的估算天體質(zhì)量

7、和密度的估算考點(diǎn)二考點(diǎn)二 衛(wèi)星運(yùn)行參量的比較與運(yùn)算衛(wèi)星運(yùn)行參量的比較與運(yùn)算考點(diǎn)考點(diǎn)三三 衛(wèi)星衛(wèi)星(航天器航天器)的變軌問題的變軌問題考考點(diǎn)四點(diǎn)四 宇宙速度的理解與計(jì)算宇宙速度的理解與計(jì)算欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天考點(diǎn)一天體質(zhì)量和密度的估算考點(diǎn)一天體質(zhì)量和密度的估算欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天AB欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航

8、天欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天B欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天考點(diǎn)二衛(wèi)星運(yùn)行參量的比較與運(yùn)算考點(diǎn)二衛(wèi)星運(yùn)行參量的比較與運(yùn)算1衛(wèi)星的各物理量隨軌道半徑變化的規(guī)律衛(wèi)星的各物理量隨軌道半徑變化的規(guī)律欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天2衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)中的機(jī)械能衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)中的機(jī)械能(1)只在萬有引力作用下衛(wèi)星繞中心天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)和沿只在萬有引力

9、作用下衛(wèi)星繞中心天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)和沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能均守恒，這里的機(jī)械能包橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能均守恒，這里的機(jī)械能包 括衛(wèi)星的動(dòng)括衛(wèi)星的動(dòng)能、衛(wèi)星能、衛(wèi)星(與中心天體與中心天體)的引力勢(shì)能的引力勢(shì)能(2)質(zhì)量相同的衛(wèi)星，圓軌道半徑越大，動(dòng)能越小，勢(shì)能越質(zhì)量相同的衛(wèi)星，圓軌道半徑越大，動(dòng)能越小，勢(shì)能越大，機(jī)械能越大大，機(jī)械能越大3極地衛(wèi)星、近地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星極地衛(wèi)星、近地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星(1)極地衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)每圈都經(jīng)過南北兩極，由于地球自轉(zhuǎn)，極極地衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)每圈都經(jīng)過南北兩極，由于地球自轉(zhuǎn)，極地衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)全球覆蓋地衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)全球覆蓋(2)近地衛(wèi)星是在地球表面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)近

10、地衛(wèi)星是在地球表面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，其運(yùn)行的軌道半徑可近似認(rèn)為等于地球的半徑，其運(yùn)行星，其運(yùn)行的軌道半徑可近似認(rèn)為等于地球的半徑，其運(yùn)行線速度約為線速度約為7.9 km/s.欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天(3)同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星軌道平面一定：軌道平面和赤道平面重合軌道平面一定：軌道平面和赤道平面重合周期一定：與地球自轉(zhuǎn)周期相同，即周期一定：與地球自轉(zhuǎn)周期相同，即T24 h86 400 s.角速度一定：與地球自轉(zhuǎn)的角速度相同角速度一定：與地球自轉(zhuǎn)的角速度相同高度一定：衛(wèi)星離地面高度高度一定：衛(wèi)星離地面高度h3.6104 km.速率一定：運(yùn)動(dòng)

11、速度速率一定：運(yùn)動(dòng)速度v3.07 km/s(為恒量為恒量)繞行方向一定：與地球自轉(zhuǎn)的方向一致繞行方向一定：與地球自轉(zhuǎn)的方向一致欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天 (單選單選)(2014高考天津卷高考天津卷)研究表明，地球研究表明，地球自轉(zhuǎn)在自轉(zhuǎn)在 逐逐漸變慢，漸變慢，3億年前地球自轉(zhuǎn)的周期約為億年前地球自轉(zhuǎn)的周期約為22小時(shí)假設(shè)這種趨勢(shì)小時(shí)假設(shè)這種趨勢(shì)會(huì)持續(xù)下去，地球的其他條件都不變，未來人類發(fā)射的地會(huì)持續(xù)下去，地球的其他條件都不變，未來人類發(fā)射的地 球球同步衛(wèi)星與現(xiàn)在的相比同步衛(wèi)星與現(xiàn)在的相比()A距地面的高度變大距地面的高度變大 B向心加速度變大向心加

12、速度變大C線速度變大線速度變大 D角速度變大角速度變大A欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天A欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天考點(diǎn)三衛(wèi)星考點(diǎn)三衛(wèi)星(航天器航天器)的變軌問題的變軌問題1軌道的漸變軌道的漸變做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的軌道半徑發(fā)生緩慢變化，由于半徑做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的軌道半徑發(fā)生緩慢變化，由于半徑變化緩慢，衛(wèi)星每一周的運(yùn)動(dòng)仍可以看變化緩慢，衛(wèi)星每一周的運(yùn)動(dòng)仍可以看 做

13、做 是是 勻勻 速速 圓圓 周周 運(yùn)運(yùn)動(dòng)解決此類問題，首先要判斷這種變軌是離心還是向心，動(dòng)解決此類問題，首先要判斷這種變軌是離心還是向心，即軌道半徑即軌道半徑r是增大還是減小，然后再判斷衛(wèi)星的其他相關(guān)是增大還是減小，然后再判斷衛(wèi)星的其他相關(guān)物理量如何變化物理量如何變化欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天D欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航

14、天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天 3.(多選多選)(2015湖北八校第二次聯(lián)考湖北八校第二次聯(lián)考)如圖為如圖為嫦娥嫦娥三號(hào)登月軌跡示意圖圖中三號(hào)登月軌跡示意圖圖中M點(diǎn)為環(huán)地球運(yùn)行的近地點(diǎn)為環(huán)地球運(yùn)行的近地 點(diǎn)，點(diǎn)，N點(diǎn)為環(huán)月球運(yùn)行的近月點(diǎn)點(diǎn)為環(huán)月球運(yùn)行的近月點(diǎn)a為環(huán)月球運(yùn)行的圓軌道，為環(huán)月球運(yùn)行的圓軌道，b為環(huán)為環(huán)月球運(yùn)行的橢圓軌道，下列說法中正確的是月球運(yùn)行的橢圓軌道，下列說法中正確的是( )BD欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天A嫦娥三號(hào)在環(huán)地球軌道上的運(yùn)行速度大于嫦娥三號(hào)在環(huán)地球軌

15、道上的運(yùn)行速度大于11.2 km/sB嫦娥三號(hào)在嫦娥三號(hào)在M點(diǎn)進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道時(shí)應(yīng)點(diǎn)火加速點(diǎn)進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道時(shí)應(yīng)點(diǎn)火加速C設(shè)嫦娥三號(hào)在圓軌道設(shè)嫦娥三號(hào)在圓軌道a上經(jīng)過上經(jīng)過N點(diǎn)時(shí)的加速度為點(diǎn)時(shí)的加速度為a1，在橢，在橢圓軌道圓軌道b上經(jīng)過上經(jīng)過N點(diǎn)時(shí)的加速度為點(diǎn)時(shí)的加速度為a2，則，則a1a2D嫦娥三號(hào)在圓軌道嫦娥三號(hào)在圓軌道a上的機(jī)械能小于在橢圓軌道上的機(jī)械能小于在橢圓軌道b上的機(jī)上的機(jī)械能械能欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天考點(diǎn)四宇宙速度的理解與計(jì)算考點(diǎn)四宇宙速度的理解與計(jì)算1第

16、一宇宙速度第一宇宙速度v17.9 km/s，既是發(fā)射衛(wèi)星的最小發(fā)射，既是發(fā)射衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，也是衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的最大環(huán)繞速度速度，也是衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的最大環(huán)繞速度欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天 (單選單選)(2014高考江蘇卷高考江蘇卷)已知地球的質(zhì)量已知地球的質(zhì)量約為火星約為火星質(zhì)量的質(zhì)量的10倍，地球的半徑約為火星半徑的倍，地球的半徑約為火星半徑的2倍，則航天器在火倍，則航天器在火星表面附近繞火星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速率約為星表面附近繞火星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速率約為()A3.5 km/s B5.0 km/sC17.7 km/s D35.2 km/sA

17、欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天B欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天物理模型物理模型雙星系統(tǒng)模型雙星系統(tǒng)模型1模型特點(diǎn)模型特點(diǎn)(1)兩顆星彼此相距較近，且間距保持不變兩顆星彼此相距較近，且間距保持不變(2)兩顆星靠相互之間的萬有引力做勻速圓周運(yùn)動(dòng)兩顆星靠相互之間的萬有引力做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(3)兩顆星繞同一圓心做圓周運(yùn)動(dòng)兩顆星繞同一圓心做圓周運(yùn)動(dòng)欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天2模型分析模型分析(1)雙星運(yùn)動(dòng)的周期和角速度相等，各以一定的速率繞某一點(diǎn)雙星運(yùn)動(dòng)的周期和角速度相等，各以

18、一定的速率繞某一點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，才不至于因萬有引力作用而吸在一起轉(zhuǎn)動(dòng)，才不至于因萬有引力作用而吸在一起(2)雙星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小相等，方向相反雙星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小相等，方向相反(3)雙星繞共同的中心做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)總是位于旋轉(zhuǎn)中心的兩雙星繞共同的中心做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)總是位于旋轉(zhuǎn)中心的兩側(cè)，且三者在一條直線上側(cè)，且三者在一條直線上(4)雙星軌道半徑之和等于它們之間的距離雙星軌道半徑之和等于它們之間的距離欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天B欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天總結(jié)提升總結(jié)提升(1)解決雙星問題時(shí)，應(yīng)注意區(qū)分星體間解決雙星問題時(shí)，應(yīng)注意區(qū)分星體間 距與距與 軌軌道半徑：萬有引力定律中的道半徑：萬有引力定律中的r為兩星體間距離，向心力公式中為兩星體間距離，向心力公式中的的r為所研究星球做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為所研究星球做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑(2)宇宙空間大量存在這樣的雙星系統(tǒng)，如地月系統(tǒng)就可視宇宙空間大量存在這樣的雙星系統(tǒng)，如地月系統(tǒng)就可視 為為一個(gè)雙星系統(tǒng)，只不過旋轉(zhuǎn)中心沒有出地殼