物理人教版必修第二册课件：第七章-万有引力与宇宙航行-本章整合-.pptxVIP

第七章万有引力与宇宙航行本章整合;知识网络系统构建;知识网络系统构建;本章知识可分为三个组成部分。第一部分:行星的运动和万有引力定律;第二部分:万有引力理论的成就;第三部分:宇宙航行。

一、行星的运动和万有引力定律;万

有

引

力

定

律;二、万有引力理论的成就;三、宇宙航行;重点题型归纳剖析;一、近地卫星、赤道上物体及同步卫星的比较

1.轨道半径

近地卫星与赤道上物体的轨道半径相同,同步卫星的轨道半径较大,即r同r近=r物。

2.运行周期

同步卫星与赤道上物体的运行周期相同。由T=2π

可知,近地卫星的周期要小于同步卫星的周期,即T近T同=T物。;3.向心加速度;【例题1】地球赤道上有一物体随地球自转而做圆周运动,所需要的向心力为F1,向心加速度为a1,线速度为v1,角速度为ω1;绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星(高度忽略)所需要的向心力为F2,向心加速度为a2,线速度为v2,角速度为ω2;地球同步卫星所需要的向心力为F3,向心加速度为a3,线速度为v3,角速度为ω3。假设三者质量相等,地球表面的重力加速度为g,第一宇宙速度为v,则()

A.F1=F2F3 B.a1=a2=ga3

C.v1=v2=vv3 D.ω1=ω3ω2;解析:根据题意,研究对象三者质量相等,轨道半径r1=r2r3。物体与近地人造卫星比较,由于赤道上物体由引力和支持力的合力提供向心力,而近地卫星只受万有引力,所以F1F2,故A错误;由牛顿第二定律可知a1a2,故B错误;根据向心力公式;科学思维

近地卫星与同步卫星的共同点是卫星做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供;同步卫星与赤道上随地球自转的物体的共同点是具有相同的角速度。当比较近地卫星和赤道上物体的运动规律时,往往借助同步卫星这一纽带,这样会使问题迎刃而解。;【变式训练1】有a、b、c、d四颗卫星,a还未发射,在地球赤道上随地球一起转动,b在地面附近近地轨道上正常运动,c是地球同步卫星,d是高空探测卫星,设地球自转周期为24h,所有卫星的运动均视为匀速圆周运动,各卫星排列位置如图所示,则下列关于卫星的说法正确的是()

A.a的向心加速度等于重力加速度g

B.c在4h内转过的圆心角为

C.b在相同的时间内转过的弧长最长

D.d??运动周期可能是23h;解析:在地球赤道表面随地球自转的卫星,其所受万有引力提供重力和其做圆周运动的向心力,a的向心加速度小于重力加速度g,选项A错误;由于c为同步卫星,所以c的周期为24h,因此4h内转过的圆心角为θ=,选项B错误;由四颗卫星的运行情况可知,b运动的线速度是最大的,所以其在相同的时间内转过的弧长最长,选项C正确;d运行的周期比c要长,所以其周期应大于24h,选项D错误。

答案:C;二、卫星运行参量的分析

1.四个分析

“四个分析”是指分析人造卫星的加速度、线速度、角速度和周期与轨道半径的关系。;2.两种卫星

(1)近地卫星:卫星轨道半径约为地球半径,受到的万有引力;【例题2】在距地面不同高度的太空中有许多飞行器。其中天舟一号距地面高度约为393km,哈勃望远镜距地面高度约为612km,张衡一号距地面高度约为500km。若它们均可视为绕地球做圆周运动,则()

A.天舟一号的加速度大于张衡一号的加速度

B.哈勃望远镜的线速度大于张衡一号的线速度

C.天舟一号的周期大于哈勃望远镜的周期

D.哈勃望远镜的角速度大于张衡一号的角速度;勃望远镜的角速度小于张衡一号的角速度,故D错误。

答案:A

模型建构

无论是自然天体(如地球)还是人造天体(如宇宙飞船)都可以看作质点,人造天体围绕中心天体(视为静止)做匀速圆周运动。;【变式训练2】下图是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图,已知a、b、c三颗卫星均做圆周运动,a是地球同步卫星,a和b的轨道半径相同,且均为c的k(k1)倍,

已知地球自转周期为T。则()

A.卫星b相对于地面静止

B.卫星a的向心加速度是卫星c的向心加速度的k2倍;解析:卫星b不在赤道上空运行,其轨道平面与赤道平面有一定的倾角,不可能相对于地面静止,A选项错误;万有引力提供;三、卫星变轨问题

1.卫星变轨的原因

(1)由于对接引起的变轨。

(2)由于空气阻力引起的变轨。;2.卫星变轨的实质;【例题3】新型运载火箭将重达8.4t的飞船向上送至近地轨道1,如图所示。飞船与火箭分离后,在轨道1上以速度7.2km/s绕地球做匀速圆周运动,则()

A.飞船在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率

B.飞船在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度

C.飞船在轨道1上经过Q点的加速度大于它在

轨道2上经过Q点的加速度

D.飞船在轨道2上经过P点的加速度等于它在

轨道3上经过P点的加