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    粤教版高中物理必修第二册第三章万有引力定律章末小结与素养评价课件

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    这是一份粤教版高中物理必修第二册第三章万有引力定律章末小结与素养评价课件,共38页。
    第三章 万有引力定律一、主干知识成体系二、迁移交汇辨析清         (一)天体运动中四组易混概念的比较1.两个半径——天体半径和卫星轨道半径(1)天体半径R:在中学物理中通常把天体看成一个球体,天体半径就是球的半径,反映了天体的大小。(2)卫星轨道半径r:卫星绕中心天体做圆周运动的轨道圆的半径。[特别提醒] 当卫星贴近天体表面运动时,可近似认为r = R 。2.三种速度——运行速度、发射速度和宇宙速度[典例1] [多选]我国长征八号运载火箭的成功研制更加有利于开展空间科学技术试验研究。现假设探测到两个未命名行星A、B,已知行星A、B的密度相等,下列说法正确的是(  )A.行星A的近地卫星的周期与行星B的近地卫星的周期相等B.行星A的同步卫星的线速度与行星B的同步卫星的线速度相等C.行星A、B表面的重力加速度与行星半径的比值相等D.行星A的第一宇宙速度与行星B的第一宇宙速度相等答案:AC[针对训练]1.[多选]下列关于三种宇宙速度的说法正确的是 (  )A.第一宇宙速度v1=7.9 km/s,第二宇宙速度v2=11.2 km/s,则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v1,小于v2B.美国发射的“凤凰号”火星探测卫星,其发射速度大于第三宇宙速度C.第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚,成为绕太阳运行的人造小行星的最小发射速度D.第一宇宙速度7.9 km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度2.[多选]如图所示,在发射地球同步卫星的过程中,卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ,然后在Q点通过改变卫星速度,让卫星进入地球同步轨道Ⅱ,则 (  )A.该卫星的发射速度必定大于11.2 km/sB.卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9 km/s C.在椭圆轨道上,卫星在P点的速度大于在Q点的速度D.卫星在Q点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ解析:11.2 km/s是卫星脱离地球引力束缚的发射速度,而同步卫星仍然绕地球运动,故选项A错误;7.9 km/s(第一宇宙速度)是近地卫星的环绕速度,也是卫星做圆周运动最大的环绕速度,同步卫星运动的线速度一定小于第一宇宙速度,故选项B错误;P点是椭圆轨道Ⅰ上的近地点,故卫星在P点的速度大于在Q点的速度,卫星在轨道Ⅰ上的Q点做向心运动,只有加速后才能沿轨道Ⅱ运动,故选项C、D正确。答案:CD (二)近地卫星、同步卫星与赤道上物体的比较续表[典例2] [多选]如图所示,赤道上随地球自转的物体A、赤道上空的近地卫星B、地球同步卫星C,它们的运动都可视为匀速圆周运动,比较三个物体的运动情况,以下判断正确的是 (  )A.三者的周期关系为TA<TB<TCB.三者向心加速度大小关系为aA>aB>aCC.三者角速度的大小关系为ωA=ωC<ωBD.三者线速度的大小关系为vA<vC<vB[解题指导] 分析本题抓住以下两个关键:(1)A、C的共同点:具有相同的周期和角速度。(2)B、C的共同点:F万=F向。解决两类卫星与赤道上物体问题的三点提醒(1)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。(2)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周期和角速度。(3)当比较近地卫星和赤道上物体的运动参量时,借助同步卫星这一纽带,往往会使问题迎刃而解。三、模型构建探本质天体运动中的“追及相遇”问题1.天体运动中的“追及相遇”问题是指有些星体绕同一中心天体做圆周运动,他们的轨道共面,绕行方向一致,在运行中会出现相距“最近”与“最远”的问题:(1)当它们在中心天体同侧与中心天体共线时相距最近,称为“相遇”;(2)当它们在中心天体异侧与中心天体共线时相距最远。2.处理方法绕同一中心天体做圆周运动的两颗星体之间的距离最近或最远时,它们都处在同一条直线上。由于它们的轨道不重合,因此在相距最近和最远的问题上不能通过位移或弧长相等来处理,而是通过星体运动转过的圆心角来比较。从两个星体的位置在中心天体同侧且与中心天体共线时开始计时,内侧轨道的星体所转过的圆心角与外侧轨道的星体所转过的圆心角之差:(1)等于2π的整数倍时就是相距最近的时刻,即ω内t-ω外t=k·2π ,k=1,2,3,…(2)等于π的奇数倍时就是相距最远的时刻,即ω内t-ω外t=(2k-1)·π ,k=1,2,3,…[针对训练]1.[多选]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,2020年各行星冲日时间分别是:7月14日木星冲日;7月20日土星冲日;9月11日海王星冲日;10月13日火星冲日;10月31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,则下列说法正确的是 (  )A.各地外行星每年都会出现冲日现象B.在2021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2.[多选]天文爱好者熟知的“土星冲日”现象是指土星和太阳正好分别处在地球的两侧,三者几乎成一条直线。该天象每378天发生一次,土星和地球绕太阳公转的方向相同,公转轨道都近似为圆,地球绕太阳公转周期和半径以及引力常量均已知,根据以上信息可求出 (  )A.土星质量 B.地球质量C.土星公转周期 D.土星和地球绕太阳公转速度之比四、创新应用提素养          (一)飞船对接问题1.低轨道飞船与高轨道空间站对接如图甲所示,低轨道飞船通过合理地加速,沿椭圆轨道(做离心运动)追上高轨道空间站与其完成对接。2.同一轨道飞船与空间站对接如图乙所示,后面的飞船先减速降低高度,再加速提升高度,通过适当控制,使飞船追上空间站时恰好具有相同的速度。[针对训练]1.我国发射的“天舟一号”货运飞船与“天宫二号”空间实验室完成了交会对接,对接形成的组合体仍沿“天宫二号”原来的轨道(可视为圆轨道)运行。已知对接轨道处所处的空间存在极其稀薄的空气,下列说法正确的是 (  )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,组合体的速率会增加C.先让“天舟一号”进入较高的轨道,然后再对其进行加速,即可实现对接D.航天员在睡觉时处于平衡状态2.我国先发射了“天宫二号”空间实验室,之后发射“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接。假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动,为了实现飞船与空间实验室的对接,下列措施可行的是 (  )A.使飞船与空间实验室在同一轨道上运行,然后飞船加速追上空间实验室实现对接B.使飞船与空间实验室在同一轨道上运行,然后空间实验室减速等待飞船实现对接C.飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速,加速后飞船逐渐靠近空间实验室,两者速度接近时实现对接D.飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速,减速后飞船逐渐靠近空间实验室,两者速度接近时实现对接解析:若使飞船与空间实验室在同一轨道上运行,然后飞船加速,则飞船将做离心运动,不能实现对接,选项A错误;若使飞船与空间实验室在同一轨道上运行,然后空间实验室减速,则空间实验室将做近心运动,不能实现对接,选项B错误;要想实现对接,可使飞船在比空间实验室半径小的轨道上加速,然后飞船将进入较高的轨道,逐渐靠近空间实验室后,两者速度接近时实现对接,选项C正确;若飞船在比空间实验室半径小的轨道上减速,则飞船将进入更低的轨道,不能实现对接,选项D错误。答案:C (二)天体运动与抛体运动的综合关于万有引力定律的应用考查,也常与抛体运动综合命题。在地球上所有只在重力作用下的运动形式:如自由落体运动、竖直上抛运动、平抛运动、斜抛运动等,其运动规律和研究方法同样适用于在其他星球表面的同类运动的分析,要特别注意在不同的天体上重力加速度一般不同。[针对训练]3.[多选]宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球,经过时间t小球落回原地。若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球,需经过时间5t小球落回原处。已知该星球的半径与地球半径之比为R星∶R地=1∶4,地球表面重力加速度为g,设该星球表面附近的重力加速度为g′,空气阻力不计。则(  )A.g′∶g=1∶5 B.g′∶g=5∶2C.M星∶M地=1∶20 D.M星∶M地=1∶80

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