資源簡介

專題06 萬有引力及航天
1.(2023.1·浙江學(xué)考）萬有引力定律表達式為 （ ）
A. B. C. D.
2.(2022.1·浙江學(xué)考）2021年12月9日，航天員翟志剛、王亞平和葉光富在我國空間站內(nèi)為大家開設(shè)了“天宮課堂”（圖甲）。已知地球質(zhì)量為M、半徑為R，引力常量為G。若我國空間站質(zhì)量為m，在離地面高度為h的軌道上做勻速圓周運動（圖乙），則下列說法正確的是 （ ）
甲 乙
A.空間站受到的地球引力大小為 B.空間站受到的地球引力大小為
C.在空間站內(nèi)放入水中的乒乓球在松手后會上浮 D.在空間站內(nèi)從水袋中擠出的水滴會漂浮在空中
3.(2021.7·浙江學(xué)考）2021年2月24日，“天問一號”探測器進入火星停泊軌道，并于5月15日成功著陸于火星烏托邦平原。若火星半徑為R、質(zhì)量為M，引力常量為G，著陸前質(zhì)量為m的“天問一號”距火星表面高度為h，則此時火星對“天問一號”的萬有引力大小為 （　　）
A. B. C. D.
4.(2021.1·浙江學(xué)考）嫦娥五號探測器是我國首個實施月面采樣返回的航天器，由軌道器、返回器、著陸器和上升器等多個部分組成。為等待月面采集的樣品，軌道器與返回器的組合體環(huán)月做圓周運動。已知引力常量G=6.67×10-11 N · m2/kg2，地球質(zhì)量m1=6.0×1024 kg，月球質(zhì)量m2=7.3×1022 kg，月地距離r1=3.8×105 km，月球半徑r2=1.7×103 km。當(dāng)軌道器與返回器的組合體在月球表面上方約200 km處做環(huán)月勻速圓周運動時，其環(huán)繞速度大小約為 （）
A. 16 m/s B. 1.1×102 m/s C. 1.6×103 m/s D. 1.4×104 m/s
5.(2020.7·浙江學(xué)考）2020年6月23日，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號乙”運載火箭發(fā)射了“北斗三號”系統(tǒng)的最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星。此次發(fā)射的衛(wèi)星屬地球同步衛(wèi)星，此衛(wèi)星成功入軌后 （　　）
A.與其他地球同步衛(wèi)星具有相同的軌道半徑 B.與其他地球同步衛(wèi)星具有相同的質(zhì)量
C.與地球赤道上物體具有相同的線速度 D.與地球赤道上物體具有相同的向心加速度
6.(2019.6·浙江學(xué)考）我國自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中有數(shù)顆地球同步軌道衛(wèi)星（其周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同），A是其中一顆。物體B靜止于赤道上隨地球自轉(zhuǎn)。分別把A、B的角速度大小記為ωA、ωB，線速度大小記為vA、vB，加速度大小記為aA、aB，所受地球萬有引力大小記為FA、FB，則 （　　）
A. ωA>ωB B. vAaB D. FA參考答案
1.B　
2.D　根據(jù)萬有引力定律可得，空間站受到的地球引力大小為，故AB兩項錯誤；在太空失重環(huán)境下浮力幾乎消失，乒乓球處于完全失重狀態(tài)，因此放入水中的乒乓球不會上浮，水袋中擠出的水滴會漂浮在空中，故C項錯誤，D項正確。
3.A　根據(jù)萬有引力定律可得，距火星表面高度為h時，火星對“天問一號”的萬有引力大小F=G，故A項正確。
4.C　設(shè)軌道器與返回器的組合體質(zhì)量為m，與月球球心的距離為r=（1.7×103+200）×103 m=1.9×106 m，根據(jù)題意得萬有引力提供向心力，F(xiàn)==，則v=≈1.6×103 m/s，故C項正確。
5.A　由于所有同步衛(wèi)星的周期均相同，則此衛(wèi)星與其他地球同步衛(wèi)星具有相同的軌道半徑，但是不一定有相同的質(zhì)量，故A項正確，B項錯誤；同步衛(wèi)星與地球赤道上的物體同軸轉(zhuǎn)動，具有相同的角速度，由v=ωr可得，距離球心的半徑不同，該衛(wèi)星與地球赤道上物體具有不同的線速度，由a=ω2r可得，該衛(wèi)星與地球赤道上物體具有不同的向心加速度，故CD兩項錯誤。
6.C　同步軌道衛(wèi)星的運行周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，則ωA=ωB，故A項錯誤；根據(jù)v=ωr可知vA>vB，故B項錯誤;根據(jù)a=ω2r可知aA>aB，故C項正確；根據(jù)萬有引力定律F=，由于不知道A、B的質(zhì)量，無法比較萬有引力的大小，故D項錯誤。
2(共16張PPT)
專題06 萬有引力及航天
考試范圍及要求——《浙江省普通高中學(xué)業(yè)水平考試說明》
行星的運動：識記（a）
太陽與行星間的引力：識記（a）
萬有引力定律：簡單應(yīng)用（c）
萬有引力理論的成就：簡單應(yīng)用（c）
宇宙航行：簡單應(yīng)用（c）
靜電力學(xué)的局限性：識記（a）
必備知識
天上一條龍
地上一條*
天地代換
星體質(zhì)量計算
星體密度計算
球體積公式
飛的越高飛的越慢
第一宇宙速度計算
或
宇宙速度：7.9km/s，11.2km/s，16.7km/s
衛(wèi)星發(fā)射、同步衛(wèi)星
一個核心：萬有引力定律
1.內(nèi)容：自然界中任何兩個物體都相互吸引，引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的平方成反比。
其中G為引力常量，r為兩物體的中心距離。
2.表達式：
3.方向：在兩個物體的連線上。
①數(shù)值： G=6.67×10-11 Nm2/kg2
②G值的物理含義：兩個質(zhì)量為1kg的物體相距1m時，它們之間萬有引力為6.67×10-11 N
4.引力常量
課堂練習(xí)
下列關(guān)于萬有引力的說法正確的是( )
A. 牛頓測出了萬有引力常量G
B. 對于質(zhì)量分布均勻的球體，公式 中的r指兩球心之間的距離
C. 因地球質(zhì)量遠(yuǎn)小于太陽質(zhì)量，故太陽對地球的引力遠(yuǎn)小于地球?qū)μ柕囊?br/>D. 只有當(dāng)物體的質(zhì)量大到一定程度時，物體之間才有萬有引力
B
兩種模型一：“人間” 模型
天體表面的物體的重力近似等于萬有引力
(1)方程：
（黃金代換）
(2)應(yīng)用
Ⅰ可用來估算天體的質(zhì)量；
Ⅱ可用來估算天體表面附近的重力加速度；
高度越大，g越小
課堂練習(xí)
“神舟六號”飛船繞地球做圓周運動時離地面高度約為340km，同步衛(wèi)星運行時離地面高度約為3600km，則“神舟六號”飛船在繞地球運行時（ ）
A. 周期比同步衛(wèi)星小
B. 線速度比同步衛(wèi)星小
C. 角速度比同步衛(wèi)星小
D. 向心加速度比同步衛(wèi)星小
A
兩種模型二：“天上” 模型
地球
天體對衛(wèi)星的引力等于
衛(wèi)星圓周運動的向心力
飛的越高飛的越慢
三種物體：地球表面
模型一：在地球表面上的物體（忽略自轉(zhuǎn)）
g為星球表面重力加速度,R為地球半徑。
在地面附近萬有引力近似等于物體的重力
R
三種物體：近地衛(wèi)星
模型二：近地衛(wèi)星（忽略衛(wèi)星離地面高度）
R
天體運動都可以近似地看成勻速圓周運動，其向心力由萬有引力提供，即F引＝F向
具體用哪一個向心力表達式，
題目條件而定。
軌道半徑
可以計算出：v=_____; ω=______;T=______
三種物體：遠(yuǎn)地衛(wèi)星
模型三：遠(yuǎn)地衛(wèi)星（不能忽略衛(wèi)星離地面高度）
R
天體運動都可以近似地看成勻速圓周運動，其向心力由萬有引力提供，即F引＝F向
軌道半徑
可以計算出：v=_____; ω=______;T=______
具體用哪一個向心力表達式，
題目條件而定。
課堂練習(xí)
“神舟六號”飛船繞地球做圓周運動時離地面高度約為340km，同步衛(wèi)星運行時離地面高度約為3600km，則“神舟六號”飛船在繞地球運行時（ ）
A. 周期比同步衛(wèi)星小
B. 線速度比同步衛(wèi)星小
C. 角速度比同步衛(wèi)星小
D. 向心加速度比同步衛(wèi)星小
A
課堂練習(xí)
如圖所示是在同一軌道平面上的三顆質(zhì)量相同的人造地球衛(wèi)星，關(guān)于各物理量大小關(guān)系的說法正確的是( )
A. 線速度vAB. 地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力FA>FB>FC
C. 角速度ωA>ωC>ωB
D. 向心加速度aAB
課堂練習(xí)
2019年5月17日，我國成功發(fā)射第4545顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，該衛(wèi)星屬于地球靜止軌道衛(wèi)星(同步衛(wèi)星).該衛(wèi)星( )
A. 入軌后可以位于北京正上方
B. 入軌后的速度大于第一宇宙速度
C. 發(fā)射速度大于第二宇宙速度
D. 若發(fā)射到近地圓軌道所需能量較少
D
課堂練習(xí)
“千帆星座”首批組網(wǎng)衛(wèi)星的發(fā)射儀式于8月5日在太原舉行， 這標(biāo)志著中國版“星鏈”計劃已全面啟動。根據(jù)規(guī)劃， 一期將發(fā)射1296顆衛(wèi)星， 未來將構(gòu)建一個由超過1.4萬顆低軌寬頻多媒體衛(wèi)星組成的網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)如今地球同步靜止軌道資源利用已接近飽和， 中低軌資源爭奪將更趨激烈。下列有關(guān)低軌衛(wèi)星與距地表約36000公里的同步衛(wèi)星之性質(zhì)比較，下列說法正確的是( )
A. 同步衛(wèi)星的向心加速度比低軌衛(wèi)星的向心加速度大
B. 低軌衛(wèi)星的通訊傳輸時間較長
C. 同步衛(wèi)星的線速度比低軌衛(wèi)星的線速度大
D. 在正常運行條件下， 每顆低軌衛(wèi)星覆蓋的地表通訊面積較小
D
謝謝聆聽專題06 萬有引力及航天
考點01 開普勒三定律
一、開普勒第一定律(軌道定律)
所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上．
二、開普勒第二定律(面積定律)
對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積．
三、開普勒第三定律(周期定律)
考點02 萬有引力定律
一、萬有引力定律
1.內(nèi)容：自然界中任何兩個物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量M和m的乘積成正比、與它們之間距離r的二次方成反比.
2.公式:，式中 稱為引力常量,由英國物理學(xué)家卡文迪許測定．
3.萬有引力定律的成就
①發(fā)現(xiàn)未知天體：海王星的發(fā)現(xiàn)：英國劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和法國年輕的天文學(xué)家勒維耶根據(jù)天王星的觀測資料，利用萬有引力定律計算出天王星外“新”行星的軌道.1846年9月23日，德國的伽勒在勒維耶預(yù)言的位置附近發(fā)現(xiàn)了這顆行星——海王星．
②預(yù)言哈雷彗星回歸：英國天文學(xué)家哈雷預(yù)言哈雷彗星的回歸周期約為76年．
二、萬有引力與重力的關(guān)系
1. 地球?qū)ξ矬w的萬有引力F表現(xiàn)為兩個效果:一是重力mg,二是提供物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力F向,
2. 星球上空的重力加速度.所以，式中g(shù)為地球表面附近重力加速度.
三、萬有引力定律的應(yīng)用
1.基本方法:把天體的運動看成是勻速圓周運動，其所需向心力由萬有引力提供.即得：
2.應(yīng)用時可根據(jù)實際情況選用適當(dāng)?shù)墓竭M行分析或計算
四、天體質(zhì)量及密度的計算
1.天體表面處理方法
①天體質(zhì)量，由，得天體質(zhì)量.
2.利用環(huán)繞天體處理方法
①天體質(zhì)量，由，得天體質(zhì)量.
考點03 人造地球衛(wèi)星與宇宙航行
一、天體及衛(wèi)星運動的規(guī)律
1.基本方法:把天體的運動看成是勻速圓周運動，其所需向心力由萬有引力提供.即得：
2．結(jié)論：飛得越高，飛得越慢（r越大，v、ω、a越小，T越大）．
(
【
點撥】
公式中
r
指軌道半徑，是衛(wèi)星到中心天體球心的距離，
R
通常指中心天體的半徑，有
r
＝
R
＋
h
.．
)
三、宇宙速度
1. 第一宇宙速度:7.9km/s，它是衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，也是地球衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度.
2.第二宇宙速度（脫離速度）:11.2km/s，使物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度.
3.第三宇宙速度（逃逸速度）:16.7km/s，使物體掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度.
四、同步衛(wèi)星
所謂地球同步衛(wèi)星，是相對于地面靜止的，這種衛(wèi)星位于赤道上方某一高度的穩(wěn)定軌道上，且繞地球運動的周期等于地球的自轉(zhuǎn)周期，即T=24h=86400s，離地面高度，運行速率均為v＝3.1×103 m/s，
同步衛(wèi)星的軌道一定在赤道平面內(nèi)，并且只有一條.所有同步衛(wèi)星都在這條軌道上，以大小相同的線速度，角速度和周期運行著.
3

展開更多......

收起↑