2015年秋高中物理(人教版)必修二课件万有引力与航天章末小结6

成才之路·物理路漫漫其修远兮吾将上下而求索人教版·必修2第六章万有引力与航天成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2万有引力与航天第六章第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2章末小结第六章第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2规律方法2触及高考3考题探析4临场练兵5知识结构1第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2知识结构第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2规律方法第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2一、处理天体问题的方法1．建立三种模型(1)质点模型；(2)匀速圆周运动模型；(3)绕行模型。第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修22．抓住两条思路(1)利用天体做圆周运动的向心力由万有引力提供，天体的运动遵循牛顿第二定律求解，即GMmr2＝ma，其中，a＝v2r＝ω2r＝(2πT)2r，该组公式可称为“天上”公式。(2)利用天体表面的物体的重力约等于万有引力来求解，即GMmR2＝mg，该式可称为“人间”公式。合起来称为“天上人间”公式。第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修23．注意两个问题(1)在用万有引力等于向心力列式求天体的质量时，只能测出中心天体的质量，而环绕天体的质量在方程式中被消掉了。(2)应用万有引力定律求解时还要注意挖掘题目中的隐含条件。如地球公转一周是365天，自转一周是24小时，其表面的重力加速度约为9.8m/s2等。第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2一颗在赤道上空运行的人造卫星，其轨道半径为r＝2R(R为地球半径)，卫星的运动方向与地球自转方向相同。已知地球自转的角度为ω，地球表面处的重力加速度为g。(1)求人造卫星绕地球转动的角速度；(2)若某时刻卫星通过赤道上某建筑物的正上方，求它下次通过该建筑物上方需要的时间。第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2解析：(1)地球对卫星的万有引力提供其做圆周运动的向心力GMmr2＝mω2卫r，地球表面附近的重力加速度GMmR2＝mg，把r＝2R代入，得ω卫＝g8R。(2)到卫星下次通过该建筑物上方时，卫星比地球多转2π弧度，所需时间t＝2πω卫－ω＝2πg8R－ω。答案：(1)g8R(2)2πg8R－ω第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2二、卫星的在轨运行和变轨问题1．卫星的轨道(1)赤道轨道：卫星的轨道在赤道平面内。同步卫星就是其中的一种。(2)极地轨道：卫星的轨道过南北两极，即在垂直于赤道的平面内。如定位卫星系统中的卫星轨道。(3)其他轨道：除以上两种轨道外的卫星轨道。2．卫星的稳定运行与变轨运行分析(1)圆轨道上的稳定运行GMmr2＝mv2r＝mrω2＝mr(2πT)2第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2(2)变轨运行分析当卫星由于某种原因速度突然改变时(开启或关闭发动机或空气阻力作用)，万有引力就不再等于向心力，卫星将做变轨运行。①当v增大时，所需向心力mv2r增大，即万有引力不足以提供向心力，卫星将做离心运动，脱离原来的圆轨道，轨道半径变大，但卫星一旦进入新的轨道运行，由v＝GMr知其运行速度要减小。第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2②当卫星的速度突然减小时，向心力mv2r减小，即万有引力大于卫星所需的向心力，因此卫星将做向心运动，同样会脱离原来的圆轨道，轨道半径变小，进入新轨道运行时由v＝GMr知运行速度将增大。(卫星的发射和回收就是利用了这一原理)。第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修22013年12月10日21时20分，“嫦娥三号”发动机成功点火，开始实施变轨控制，由距月面平均高度100km的环月轨道成功进入近月点高度15km、远月点高度100km的椭圆轨道。关于“嫦娥三号”，下列说法正确的是()第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2A．“嫦娥三号”的发射速度大于7.9km/sB．“嫦娥三号”在环月轨道上的运行周期大于在椭圆轨道上的运行周期C．“嫦娥三号”变轨前沿圆轨道运动的加速度大于变轨后通过椭圆轨道远月点时的加速度D．“嫦娥三号”变轨前需要先点火加速第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2解析：7.9km/s是人造卫星的最小发射速度，要想往月球发射人造卫星，发射速度必须大于7.9km/s，A对；“嫦娥三号”距月面越近运行周期越小，B对；飞船变轨前沿圆轨道运动时只有万有引力产生加速度，变轨后通过椭圆轨道远月点时也是只有万有引力产生加速度，所以两种情况下的加速度相等，C错；“嫦娥三号”变轨前需要先点火减速，才能做近心运动，D错。答案：AB第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2三、有关双星系统的分析1．双星众多的天体中如果有两颗恒星，它们靠得较近，在万有引力作用下绕着它们连线上的某一点共同转动，这样的两颗恒星称为双星。第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修22．双星问题特点如图所示为质量分别是m1和m2的两颗相距较近的恒星。它们间的距离为L。此双星问题的特点是：第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2(1)两星的运行轨道为同心圆，圆心是它们之间连线上某一点：(2)两星的向心力大小相等，由它们间的万有引力提供；(3)两星的运动周期、角速度相同；(4)两星的运动半径之和等于它们间的距离，即r1＋r2＝L。第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修23．双星问题的处理方法双星间的万有引力提供了它们做圆周运动的向心力，即Gm1m2L2＝m1ω2r1＝m2ω2r2，由此得出：(1)m1r1＝m2r2，即某恒星的运动半径与其质量成反比。(2)由于ω＝2πT，r1＋r2＝L，所以两恒星的质量之和m1＋m2＝4π2L3GT2。第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2宇宙中两颗相距很近的恒星常常组成一个双星系统。它们以相互间的万有引力彼此提供向心力，从而使它们绕着某一共同的圆心做匀速圆周运动，若已知它们的运转周期为T，两星到某一共同圆心的距离分别为R1和R2，那么，这双星系统中两颗恒星的质量关系是()A．这两颗恒星的质量必定相等B．这两颗恒星的质量之和为4π2R1＋R23GT2C．这两颗恒星的质量之比为m1∶m2＝R2∶R1D．必有一颗恒星的质量为4π2R1R1＋R22GT2第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2解析：对于两星有共同的周期T，由牛顿第二定律得Gm1m2R1＋R22＝m14π2T2R1＝m24π2T2R2，所以两星的质量之比m1∶m2＝R2∶R1，C正确；由上式可得m1＝4π2R2R1＋R22GT2，m2＝4π2R1R1＋R22GT2，D正确，A错误；m1＋m2＝4π2R1＋R23GT2，B正确。故正确答案为B、C、D。答案：BCD第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2四、赤道上的物体与同步卫星以及近地卫星的运动规律1．地球赤道上的物体，静止在地面上与地球相对静止，随地球的自转绕地轴做匀速圆周运动。地球赤道上的物体所受地球的万有引力，其中的一个分力提供物体随地球自转做圆周运动的向心力，产生向心加速度a，另一个分力为重力，有GMmR2－mg＝ma(其中R为地球半径)。第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修22．近地卫星的轨道高度约等于地球半径，其所受万有引力完全提供卫星的向心力，即GMmR2＝ma。3．同步卫星与赤道物体具有与地球自转相同的运转周期和运转角速度，始终与地球保持相对静止状态，共同绕地轴做匀速圆周运动。第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2(河北正定中学2014～2015学年高一下学期检测)图中的甲是地球赤道上的一个物体，乙是“神舟十号”宇宙飞船(周期约90min)，丙是地球的同步卫星，它们运行的轨道示意图如图所示，它们都绕地心做匀速圆周运动。下列有关说法中正确的是()第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2A．它们运动的向心加速度大小关系是a乙a丙a甲B．它们运动的线速度大小关系是v乙v丙v甲C．已知甲运动的周期T甲＝24h，可计算出地球的密度ρ＝3πGT2甲D．已知乙运动的周期T乙及轨道半径r乙，可计算出地球质量M＝4π2r3乙GT2乙第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2解析：乙和丙都是人造卫星，由GMmr2＝man＝mv2r可得an＝GMr2，v＝GMr，所以a乙a丙，v乙v丙，B错；又因为甲和丙的角速度相同，由an＝ω2r可得，a丙a甲，故a乙a丙a甲，A对；甲是赤道上的一个物体，不是近地卫星，故不能由ρ＝3πGT2甲计算地球的密度，C错；由GMmr2乙＝mr乙4π2T2乙可得，地球质量M＝4π2r3乙GT2乙，D对。答案：AD第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2触及高考第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2综观近几年高考，万有引力定律，人造卫星，宇宙航行是近几年高考的热点，由于航天技术、卫星技术属于现代科技发展的重要领域，高考强调理论联系实际，其中与现代科技的联系是一个重要方面，随着我国航天事业的迅速发展，今后仍将是高考的热点之一。考题题型：多以选择题为主，近年还出现了涉及人造卫星的多学科综合问题。另外新教材注重对规律的发现、发展过程的分析，故高考中不再回避行星运动和开普勒三定律。第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2考题探析第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2(2014·新课标全国卷Ⅰ，19)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“行星冲日”。据报道，2014年各行星冲日时间分别是：1月6日木星冲日；4月9日火星冲日；5月11日土星冲日；8月29日海王星冲日；10月8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示，则下列判断正确的是()地球火星木星土星天王星海王星轨道半径(AU)1.01.55.29.51930第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2A．各地外行星每年都会出现冲日现象B．在2015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D．地外行星中，海王星相邻两次冲日的时间间隔最短解析：本题考查天体运动的轨道半径与周期的关系。该题实际上是行星运动的相遇问题。第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2设地球的周期为T0，外行星的周期为T，相遇时间为t则θ＝ω·t＝2πTt2π＋θ＝ω0t＝2πT0t解得t＝T0TT－T0＝T01－T0TT0第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2由此可知，A错，由于海王星周期最大，相遇时间t最小，D正确。由R30T20＝R3T2可知木星的周期T＝11.86T0t≈1.1T0所以B正确，同理可以判断C错。答案：BD第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2临场练兵第六章章末小结成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修21．(2015·新课标全国卷Ⅱ，16)由于卫星的发射