2022届新高考一轮复习人教版 第四章 曲线运动 万有引力与航天 章末提升 核心素养培养 课件（19张）

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[典例1]　地球赤道上有一物体随地球的自转，所受的向心力为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)，所受的向心力为F2，向心加速度为a2，线速度为v2，角速度为ω2；地球的同步卫星所受的向心力为F3，向心加速度为a3，线速度为v3，角速度为ω3；地球表面的重力加速度为g，第一宇宙速度为v，假设三者质量相等，则(　　)A．F1＝F2＞F3　　　B．a1＝a2＝g＞a3C．v1＝v2＝v＞v3 D．ω1＝ω3＜ω2
[典例2]　如图所示，在半径为R的匀质铅球中挖出一个球形空穴，空穴直径为R且与铅球相切，并通过铅球的球心。在未挖出空穴时铅球质量为M，引力常量为G。求挖出空穴后的铅球与距铅球球心距离为d、质量为m的小球(可视为质点)间的万有引力大小。
2．实验原理：采用控制变量法探究。(1)使两物体的质量、转动的半径相同，探究向心力的大小跟转动的角速度的定量关系。(2)使两物体的质量、转动的角速度相同，探究向心力的大小跟转动的半径的定量关系。(3)使两物体的转动半径、转动的角速度相同，探究向心力的大小跟物体质量的定量关系。
[典例3]　用如图所示的装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。两个变速轮塔通过皮带连接，转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。如图是探究过程中某次实验时装置的状态。
(1)在研究向心力的大小F与质量m关系时，要保持________相同。A．ω和r　　　　　　B．ω和mC．m和r D．m和F(2)若图中两个钢球质量和转动半径相等，标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1∶9，与皮带连接的两个变速轮塔的半径之比为________。A．1∶3 B．3∶1C．1∶9 D．9∶1
[解析]　(1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时，需先控制某些量不变，研究另外两个物理量的关系，该方法为控制变量法，故选A。(2)根据F＝mω2r，两球的向心力之比为1∶9，半径和质量相等，则转动的角速度之比为1∶3，因为靠皮带转动，变速轮塔的线速度大小相等，根据v＝rω，知与皮带连接的变速轮塔的半径之比为3∶1，故选B。[答案]　(1)A　(2)B
[典例4]　(多选)2018年5月21日，“嫦娥”四号中继星“鹊桥”在西昌卫星发射中心发射成功，同年12月8日成功发射“嫦娥”四号探测器，2019年1月3日实现人类探测器在月球背面首次软着陆；探测器对月球背面进行科学考察，并把信息通过中继星即时传送回地球。中继星“鹊桥”号，可认为相对于月球绕地月系统的拉格朗日点L2做圆周运动，如图所示。地月系统的拉格朗日点就是小星体在该位置时，可以与地球和月球基本保持相对静止，即在地球和月球万有引力作用下与月球一起以相同的角速度近似绕地球运动。下列判断正确的是(　　)
A．中继星“鹊桥”绕拉格朗日点L2运动过程，只受到地球和月球万有引力作用B．中继星“鹊桥”绕拉格朗日点L2运动过程，不只受到地球和月球万有引力作用，还要受到自身的动力作用C．中继星“鹊桥”随拉格朗日点L2绕地球运动的周期等于月球绕地球的周期D．从月球一面始终朝着地球，说明月球也有自转，自转周期与地球自转周期相同
[解析]　中继星“鹊桥”绕拉格朗日点L2运动过程，中继星“鹊桥”的合力指向拉格朗日点L2，地球和月球万有引力的合力不指向拉格朗日点L2，所以不只受到地球和月球万有引力作用，还要受到自身的动力作用，故A错误，B正确；根据题意知中继星“鹊桥”绕地球转动的周期与月球绕地球转动的周期相同，故C正确；由于月球永远只有一面对着地球，说明月球也有自转，月球的自转周期等于月球绕地球运动的周期，故D错误。[答案]　BC