1、教师用一、知识点1开普勒行星运动三定律简介第一定律：所有行星都在椭圆轨道上运动，太阳则处在这些椭圆轨道的一个焦点上；第二定律：行星沿椭圆轨道运动的过程中，与太阳的连线在单位时间内扫过的面积相等；第三定律：行星轨道半长轴的立方与其周期的平方成正比，即=k2万有引力定律及其应用(1)定律的表述：宇宙间的一切物体都是相互吸引的两个物体间的引力大小跟它们的质量成积成正比，跟它们的距离平方成反比，引力方向沿两个物体的连线方向。 F=(2)定律的适用条件：用于计算引力大小的万有引力公式一般只适用于两质点间引力大小的计算，如果相互吸引的双方是标准的均匀球体，则可将其视为质量集中于球心的质点。(3)定律的应用
2、：在中学物理范围内，万有引力定律一般用于天体在圆周运动中的动力学问题或运动学问题的分析，当天体绕着某中心天体做圆周运动时，中心天体对该天体的引力充当其做周围运动所需的向心力，据此即可列出方程定量的分析。3人造地球卫星各运动参量随轨道半径的变化关系。这里特指绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，实际上大多数卫星轨道是椭圆，而中学阶段对做椭圆运动的卫星一般不作定量分析。由于卫星绕地球做匀速圆周运动，所以地球对卫星的引力充当卫星所需的向心力，于是有=m=m=mrw2=mr由此可知：绕地球做匀速圆周运动的卫星各个参量随轨道半径r的变化情况分别如下：(1)向心加速度与r的平方成反比. = (2)线速度v与r的
3、平方根成反比 v= (3)角速度与r的三分之三次方成百比 = (4)周期T与r的二分之三次方成正比. T=24黄金代换式：=mg 物理意义：在某星体表面物体所受到的重力等于星体与它之间的万有引力，其中M表示星体质量，m表示物体质量，r表示星体的半径，g表示星体表面的重力加速度。5距某星体表面h高度处的重力加速度g： 其中R表示星体半径，h表示距星体表面的高度，g表示距星体表面h高度处的重力加速度。6宇宙速度的理解：(1)三个宇宙速度的值分别为v1=7.9 km/s v2=11.2 km/s v3=16.9 km/s(2)宇宙速度的意义当发射速度v与宇宙速度分别有如下关系时，被发射物体的运动情况
4、将有所不同当vv1时，被发射物体最终仍将落回地面；当v1vv2时，被发射物体将环境地球运动，成为地球卫星；当v2vv3时，被发射物体将脱离地球束缚，成为环绕太阳运动的“人造行星”；当vv3时，被发射物体将从太阳系中逃逸。7同步卫星的两个特征：(1)轨道平面必与赤道平面重合；(2)高度为确定的值。二、典型例题例1某人造地球卫星因受高空稀薄空气的阻力作用，绕地球运转的轨道会慢慢改变，每次测量中卫星的运动可近似看作圆周运动。某次测量卫星的轨道半径为r1，后来变为r2，r2r1，以Ek1、Ek2表示卫星在这两个轨道上的动能，T1、T2表示卫星在这两个轨道上绕地运动的周期，则 ( C )AEk2Ek1，
5、T2T1 BEk2Ek1，T2T1CEk2Ek1，T2T1 DEk2Ek1，T2T1例2地核体积约为地球体积的16%，地核质量约为地球质量的34%，引力常量取G=6.71011Nm2/kg2，地球半径取R=6.4106m，地球表面重力加速度取g=9.8m/s2，试估算地核的平均密度(结果取2位有效数字)。=mg M=gr方比G p=M*34%/v*16 v=三分之四派R立方例3在天体运动中，将两颗彼此距离较近，且相互绕行的行星称为双星。已知两行星质量分别为M1和M2，它们之间距离为L，求各自运转半径和角速度为多少？提示:双星问题 抓住双星角速度相同 万有引力提供向心力 设M1运动半径为r1,
6、M2运动半径为r2则r1+r2=L例4已知地球与月球质量比为8：1，半径之比为3.8：1，在地球表面上发射卫星，至少需要7.9km/s的速度，求在月球上发现一颗环绕月球表面运行的飞行物需要多大的速度？=m 分别代月球的和地球的物理量 列比例式 1式比2式既可例5宇宙飞船以a=g=5m/s2的加速度匀速上升，由于超重现象，用弹簧秤测得质量为10kg的物体重量为75N，由此可求飞船所处位置距地面高度为多少？(地球半径R=6400km)提示:对物体受力分析 列关于物体超重的 牛二等式 求出 距地表h高度处的重力加速度g利用=mg (1) (2) 1式比2式 既得三、综合练习1关于万有引力定律的表达式
7、F=G，下面说法中正确的是 （ AD ） A公式中G为引力常量，它是由实验测得的B当r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大Cm1与m2相互的引力总是大小相等，方向相反是一对平衡力Dm1与m2相互的引力总是大小相等，而且与m1、m2是否相等无关2某星球的质量约为地球的9倍，半径约为地球的一半，若从地球上高h处平抛一物体，射程为60m，则在该星球上，从同样高度以同样的初速度平抛同一物体，射程应为 （ A ）A10m B15m C90m D360m3如图中的圆a、b、c，其圆心均在地球的自转轴线上， 对卫星环绕地球做匀速圆周运动而言 （ BCD）A卫星的轨道可能为a B卫星的轨道可能为bC卫星的轨道可能
8、为c D同步卫星的轨道只可能为b4目前的航天飞机飞行的轨道都是近地轨道，一般在地球上空300700km飞行，绕地球飞行一周的时间为90min左右。这样，航天飞机里的宇航员在24h内可以见到的日出日落的次数为 （ D ）A0.38 B1 C2.7 D165一颗人造地球卫星以初速度v发射后，可绕地球做匀速圆周运动，若使发射速度为2v，则该卫星可能 （ CD ）A绕地球做匀速圆周运动，周期变大 B绕地球运动，轨道变为椭圆C不绕地球运动，成为太阳系的人造行星 D挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙6地球上有两位相距非常远的观察者，都发现自己的正上方有一颗人造地球卫星，相对自己静止不动，则这两位观察
9、者的位置以及两颗人造卫星到地球中心的距离可能是（ C ） A一人在南极，一人在北极，两卫星到地球中心的距离一定相等B一人在南极，一人在北极，两卫星到地球中心的距离可以不等，但应成整数倍C两人都在赤道上，两卫星到地球中心的距离一定相等D两人都在赤道上，两卫星到地球中心的距离可以不等，但应成整数倍7人造地球卫星的轨道半径越大，则 （ B ）A速度越小，周期越小 B速度越小，周期越大C速度越大，周期越小 D速度越大，周期越大8三个人造地球卫星A、B、C在地球的大气层外沿 如图所示的方向做匀速圆周运动，已知mA=mBmC，则三个卫星( ABD ) A线速度大小的关系是vAvB=vC B周期关系是TAT
10、B=TCC向心力大小的关系是FA=FBFCD轨道半径和周期的关系是=9可以发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道 （ CD ）A与地球表面上某一纬度线(非赤道)是共面同心圆B与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆C与地球表面上的赤道线是共面同心圆，且卫星相对地球表面是静止的D与地球表面上的赤道线是共面同心圆，但卫星相对地球表面是运动的10地球同步卫星到地心的距离r可由r3=求出，已知式中a的单位是m，b的单位是s，c的单位是m/s2，则（ AD ）Aa是地球半径，b是地球自转的周期，c是地球表面处的重力加速度Ba是地球半径，b是同步卫星绕地心运动的周期，c是同步卫星的加速度Ca是赤道周长
11、，b是地球自转周期，c是同步卫星的加速度Da是地球半径，b是同步卫星绕地心运动的周期，c是地球表面处的重力加速度11同步卫星周期为T1，加速度为a1，向心力为F1；地面附近的卫星的周期为T2，加速度为a2，向心力为F2，地球赤道上物体随地球自转的周期为T3，向心加速度为a3，向心力为F3，则 （ AC）AT1=T3T2 BF1F2=F3 Ca1a2 Da2a312“黑洞”是一个密度极大的星球，从黑洞发出的光子，在黑洞的引力作用下，都将被黑洞吸引回去，使光子不能到达地球，因而地球上观察不到这种星球，因此把这种星球称为黑洞，有一频率为的光子，沿黑洞表面出射，恰能沿黑洞表面以第一宇宙速度做匀速圆周运
12、动，运行周期为T，此黑洞的平均密度=_.三派比GT方13中子星是由密集的中子组成的星体，具有极大的密度。通过观察已知某中子星的自转角速=60rad/s，该中子星并没有因为自转而解体，根据这些事实人们可以推知中子星的密度。试写出中子星的密度最小值的表达式为=_ 14设想有一宇航员在某行星的极地上着陆时，发现物体在当地的重力是同一物体在地球上重力的0.01倍，而该行星一昼夜的时间与地球相同，物体在它赤道上时恰好完全失重，若存在这样的星球，它的半径R应多大？= mr(1) =mg (2) 一式二式作比既解15某物体在地面上受到的重力为160N，将它放置在卫星中，在卫星以a=g的加速度随火箭向上加速升
13、空的过程中，当物体与卫星中的支持物的相互挤压力为90N时，卫星距地球表面有多远？(地球半径R地=6.4103km，g=10m/s2)提示:对物体受力分析 列关于物体超重的 牛二等式 求出 距地表h高度处的重力加速度g利用=mg (1) (2) 1式比2式 既得16一般宇宙飞船进入靠某行星表面的圆形轨道，宇航员能不能仅用一只表通过测定时间来测定该行星的平均密度？说明理由. 答:可以, = mr 解M= 再根据p=M/v v=三分之四派R立方 代入R被约去17人造地球卫星沿椭圆形轨道绕地球运行，近地点A到地球中心C的距离为a，远地点B到地球中心的距离为b，卫星在近地点A处的速率为vA，卫星在远地点B处的速度vB多大？=m 代数 做比 版权所有：高考资源网()版权所有：高考资源网()
