万有引力专题复习ppt课件.ppt

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1、主题主题内容内容要求要求说明说明万有引万有引力定律力定律万有引力定律及共应用万有引力定律及共应用环绕速度环绕速度第二宇宙速度和第三宇宙速度第二宇宙速度和第三宇宙速度经典时空观和相对论时空观经典时空观和相对论时空观(2007课标卷）课标卷）14、天文学家发现了某恒星有、天文学家发现了某恒星有一颗行星在圆形轨道上绕其运动，并测出了一颗行星在圆形轨道上绕其运动，并测出了行星的轨道半径和运行周期。由此可推算出行星的轨道半径和运行周期。由此可推算出 A行星的质量行星的质量 B行星的半径行星的半径 C恒星的质量恒星的质量 D恒星的半径恒星的半径思路二思路二估算中心天体的质量估算中心天体的质量估算中心天体的

2、密度估算中心天体的密度思路一思路一2mg=MmGR2g=RMG222224=MmvGmmrmrrrT=Mv34=3VR当当r =R时时23=GTT指绕表面运行的指绕表面运行的公转周期公转周期需要知道需要知道R、g、G需要知道需要知道r和和T或或v，或，或w、G3=4gGR需要知道需要知道r和和T或或v，或或w、G，R需要知道需要知道R、g、G(2008年课标卷年课标卷) 23.（15分）分） 天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星。双星系统在银河系中运行的两颗恒星称为双星。双星系统在银河系中很普遍。利用双星系统中两颗恒星的运动特征

3、可很普遍。利用双星系统中两颗恒星的运动特征可推算出它们的总质量。已知某双星系统中两颗恒推算出它们的总质量。已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动，周期均为运动，周期均为T，两颗恒星之间的距离为，两颗恒星之间的距离为r，试，试推算这个双星系统的总质量。（引力常量为推算这个双星系统的总质量。（引力常量为G）322214rGTmm双星双星OAB1112212m mFFGl11122221=arvmarvm12=rrl特点：特点：22121 12 22=m mGm rm rl312=2()lTG mm123()=G mml(200

4、9年课标卷年课标卷) 15. 地球和木星绕太阳运行的轨道地球和木星绕太阳运行的轨道都可以看作是圆形的。已知木星的轨道半径约为都可以看作是圆形的。已知木星的轨道半径约为地球轨道半径的地球轨道半径的5.2倍，则木星与地球绕太阳运行倍，则木星与地球绕太阳运行的线速度之比约为的线速度之比约为A. 0.19 B. 0.44 C. 2.3 D. 5.2=GMvr绕同一中心天体运行的不同卫星，它们的线速度、角速度、绕同一中心天体运行的不同卫星，它们的线速度、角速度、周期、加速度随轨道半径怎样变化？周期、加速度随轨道半径怎样变化？ABC222224=MmvGmmrmrmarrT向=GMvr3=GMr3=2rT

5、GM2=GMar人造卫星人造卫星(2010年课标卷年课标卷) 20.太阳系中的太阳系中的8大行星的轨道均可以大行星的轨道均可以近似看成圆轨道。下列近似看成圆轨道。下列4幅图是用来描述这些行星运幅图是用来描述这些行星运动所遵从的某一规律的图像。图中坐标系的横轴是动所遵从的某一规律的图像。图中坐标系的横轴是,纵纵轴是轴是;这里这里T和和R分别是行星绕太阳运行的周期和相应分别是行星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径，和分别是水星绕太阳运行的周期和相的圆轨道半径，和分别是水星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径。下列应的圆轨道半径。下列4幅图中正确的是幅图中正确的是323200=RTRT002lg=lg

6、3RTRT开普勒第一定律开普勒第一定律开普勒第二定律开普勒第二定律开普勒第三定律开普勒第三定律所有的行星绕太阳运动的轨所有的行星绕太阳运动的轨道都是道都是椭圆椭圆，太阳处在所有，太阳处在所有椭圆的一个椭圆的一个焦点焦点上上对于任意一个行星来说，它与对于任意一个行星来说，它与太阳的太阳的连线连线在相等的时间内扫在相等的时间内扫过过相等相等的面积的面积所有行星的轨道的所有行星的轨道的半长轴半长轴的的三次三次方跟它的方跟它的公转周期公转周期的的二二次次方的比值都相等方的比值都相等.32=RkT近日点近日点远日点远日点vv远近近心运动近心运动远近FF供需（k只与中心天体只与中心天体的质量有关与环的质量

7、有关与环绕天体无关）绕天体无关）(2011年课标卷年课标卷) 19卫星电话信号需要通地球同卫星电话信号需要通地球同步卫星传送。如果你与同学在地面上用卫星电步卫星传送。如果你与同学在地面上用卫星电话通话，则从你发出信号至对方接收到信号所话通话，则从你发出信号至对方接收到信号所需最短时间最接近于（可能用到的数据：月球需最短时间最接近于（可能用到的数据：月球绕地球运动的轨道半径约为绕地球运动的轨道半径约为3.8105km，运行，运行周期约为周期约为27天，地球半径约为天，地球半径约为6400km，无线电，无线电信号的传播速度为信号的传播速度为3108m/s。）。）A0.1s B0.25s C0.5s

8、 D1s3232=()RTRhT月月同地2t=hc同步卫星的高度同步卫星的高度2324GMThR23222324=gRrGMv rrT2224= ()()MmGm rhrhT22324g RThR2=GM gR(2012年课标卷年课标卷) 21假设地球是一半径为假设地球是一半径为R、质量分、质量分布均匀的球体。一矿井深度为布均匀的球体。一矿井深度为d。已知质量分布均匀。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。矿井底部和地面处的的球壳对壳内物体的引力为零。矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为重力加速度大小之比为A B C DRd1Rd12)(RdR 2)(dRR2=GMgR(2013年课标

9、卷年课标卷) 202012年年6月月18日，神州九号飞船与日，神州九号飞船与天宫一号目标飞行器在离地面天宫一号目标飞行器在离地面343km的近圆形轨道上的近圆形轨道上成功进行了我国首次载人空间交会对接。对接轨道所成功进行了我国首次载人空间交会对接。对接轨道所处的空间存在极其稀薄的大气，下面说法正确的是处的空间存在极其稀薄的大气，下面说法正确的是A为实现对接，两者运行速度的大小都应介于第一为实现对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间宇宙速度和第二宇宙速度之间B如不加干预，在运行一段时间后，天宫一号的动如不加干预，在运行一段时间后，天宫一号的动能可能会增加能可能会增加C如不

10、加干预，天宫一号的轨道高度将缓慢降低如不加干预，天宫一号的轨道高度将缓慢降低D航天员在天宫一号中处于失重状态，说明航天员航天员在天宫一号中处于失重状态，说明航天员不受地球引力作用不受地球引力作用如何由高轨道向低轨道变轨？变轨后其速度、动能、如何由高轨道向低轨道变轨？变轨后其速度、动能、势能、机械能各如何变化？势能、机械能各如何变化？区别运行速度（环绕速度）、第一宇宙速度、第二区别运行速度（环绕速度）、第一宇宙速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度宇宙速度、第三宇宙速度(2014年课标卷年课标卷) 19太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球

11、恰好运行到某地外行星和太阳之间，绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日行星冲日”。据。据报道，报道，2014年各行星冲日时间分别是：年各行星冲日时间分别是：1月月6日木星冲日；日木星冲日；4月月9日日火星冲日；火星冲日；5月月11日土星冲日；日土星冲日；8月月29日海王星冲日；日海王星冲日；10月月8日天王日天王星冲日。已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所星冲日。已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示，则下列判断正确的是示，则下列判断正确的是A各地外行星每年都会出

12、现冲日现象各地外行星每年都会出现冲日现象B在在2015年内一定会出现木星冲日年内一定会出现木星冲日C天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星的一半天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星的一半D地外行星中，海王星相邻两次冲日的时间间隔最短地外行星中，海王星相邻两次冲日的时间间隔最短地球地球火星火星木星木星土星土星天王星天王星海王星海王星轨道半径轨道半径( (AU) ) 1.01.55.29.51930天体的追及与相遇天体的追及与相遇12(-)t=21211(-)t=1TT(2015年课标卷年课标卷) 21我国发射的我国发射的“嫦娥三号嫦娥三号”登月探测登月探测器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圆轨道上绕

13、月器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行；然后经过一系列过程，在离月面运行；然后经过一系列过程，在离月面4m高处做一次高处做一次悬停（可认为是相对于月球静止）；最后关闭发动机，悬停（可认为是相对于月球静止）；最后关闭发动机，探测器自由下落。己知探测器的质量约为探测器自由下落。己知探测器的质量约为1.3103kg，地球质量约为月球的地球质量约为月球的81倍，地球半径约为月球的倍，地球半径约为月球的3.7倍，倍，地球表面的重力加速度大小约为地球表面的重力加速度大小约为9.8m/s2则此探测器则此探测器A在着陆前的瞬间，速度大小约为在着陆前的瞬间，速度大小约为8.9m/s B悬停时受到

14、的反冲作用力约为悬停时受到的反冲作用力约为2103NC从离开近月圆轨道到着陆这段时间内，机械能守恒从离开近月圆轨道到着陆这段时间内，机械能守恒D在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度圆轨道上运行的线速度2=GMgR=vgR(2016年课标卷年课标卷) 17.利用三颗位置适当的地球同步卫星，利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯，目前可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯，目前地球同步卫星的轨道半径为地球半径的地球同步卫星的轨道半径为地球半径的6.6倍，假设地倍，假设地球的自转周期变小，若仍

15、仅用三颗同步卫星来实现上球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为述目的，则地球自转周期的最小值约为A.1h B.4h C.8h D.16h3322(6.6 )(2 )24RRT开普勒第三定律开普勒第三定律同步卫星、绕表面运行的卫星、赤道上的物体同步卫星、绕表面运行的卫星、赤道上的物体同步卫星距地心的距离为同步卫星距地心的距离为r，运行速度为，运行速度为v1，加速度为，加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2 ，第，第一宇宙速度为一宇宙速度为 v2，地球半径为，地球半径为R.则以下比值正确的是则以下

16、比值正确的是()12=araR12=vrvR2122=aRar12=vRvrA.B.C.D.创新练习创新练习1：赤道上的物体随地球一起自转的线速度为：赤道上的物体随地球一起自转的线速度为v1，加速度为加速度为a1，第一宇宙速度为，第一宇宙速度为v2，同步卫星离地面的，同步卫星离地面的高度为高度为h，地球半径为，地球半径为R，地球表面重力加速度为，地球表面重力加速度为g，则下列关系正确的有（则下列关系正确的有（ ）A.B.C.D.3132()vRvRh12vRvRh313()RagRh1ag创新练习创新练习2.地球自转的周期为地球自转的周期为T1，角速度为，角速度为1，以第一宇，以第一宇宙速度运

17、行的卫星周期为宙速度运行的卫星周期为T2，角速度为，角速度为2，同步卫星，同步卫星离地面的高度为离地面的高度为h，地球的半径为，地球的半径为R，则下列关系正确，则下列关系正确的有（的有（ ）A.B.C.D.121TT3132()TRhTR3132()RRh12RRh宇宙间存在一些离其它恒星较远的三星系统其中有一种宇宙间存在一些离其它恒星较远的三星系统其中有一种三星系统如图所示，三颗质量均为三星系统如图所示，三颗质量均为m的星体位于等边三的星体位于等边三角形的三个顶点上，三角形边长为角形的三个顶点上，三角形边长为R，忽略其它星体对，忽略其它星体对它们的引力作用，三星在同一平面内绕三角形中心它们的

18、引力作用，三星在同一平面内绕三角形中心O做做匀速圆周运动，引力常数为匀速圆周运动，引力常数为G则每颗星（）则每颗星（）A. 做圆周运动的加速度与三星的质量无关做圆周运动的加速度与三星的质量无关 B. 做圆周运动的角速度为做圆周运动的角速度为C. 做圆周运动的周期为做圆周运动的周期为D. 做圆周运动的线速度为做圆周运动的线速度为33RGm323RTGmGmvR三星（两种类型）三星（两种类型） 宇宙中存在一些质量相等且离其他恒星较远的四颗星宇宙中存在一些质量相等且离其他恒星较远的四颗星组成的四星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力组成的四星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用设四星系统中每个星体的质量均为作用设四星系统中每个星体的质量均为m，半径均，半径均为为R，四颗星稳定分布在边长为，四颗星稳定分布在边长为a的正方形的四个顶的正方形的四个顶点上已知引力常量为点上已知引力常量为G.关于四星系统，下列说法正关于四星系统，下列说法正确的是确的是()四星（两种类型）四星（两种类型）谢谢大家！谢谢大家！