高考物理第一轮复习 第四单元 曲线运动 万有引力课件 新人教版
2019-2020年高考物理一轮复习第四章曲线运动万有引力与航天4万有引力定律及其应用课件
基础夯实 自我诊断
3.2016年9月17日,“天宫二号”发射成功,10月17日,神舟11号飞
船载着航天员景海鹏、陈冬成功发射,顺利与“天宫二号”对接。
若“天宫二号”空间实验室质量为m,距地面高度为h,地球质量为
M,半径为R,引力常量为G,则飞船所在处的重力加速度大小为( )
A.0 C.(RGM+hm)2
了在地外天体表面软着陆和探测活动。设月球半径为R0,月球表面
处 度重 之力 比加 为速g =度6,为则地g0。 球地 和球 月和 球的月密球的 度之半径 比之ρ 为比(为RR0=)4,表面重力加速
g0
ρ0
A.23
B.32
C.4
D.6
关闭
设星球的密度为
ρ,由
G���������������2���'=m'g 得
-13-
考点一 考点二 考点三
2.(多选)如图所示,近地人造卫星和月球绕地球的运行轨道可视 为圆。设卫星、月球绕地球运行周期分别为T卫、T月,地球自转周 期为T地,则( )
A.T卫<T月 B.T卫>T月
关闭
设 r 同近和C.地Tr卫卫月<,因星T地、r地月>球Dr 同同.T>步卫r=卫轨T,由地道开卫普星勒和第月三球定绕律地������������运32=行k 可的知轨,道T 月分>别T 同为>Tr 卫卫、, 又同步卫星的周期 T 同=T 地,故有 T 月>T 地>T 卫,选项 A、C 正确。 关闭
所有行星的轨道的半长轴的 三次方 跟它的公转周期的 二次方 的比值都相等
������ 3 ������ 2
=k,k
是一个与行星
无关的常量
高考物理一轮复习第四单元曲线运动万有引力与航天核心素养提升__科学态度与责任学案新人教版
核心素养提升——科学态度与责任“嫦娥”探月四步曲(自主阅读)中国探月工程,又称“嫦娥工程”.2004年,中国正式开展月球探测工程.嫦娥工程分为“无人月球探测”“载人登月”和“建立月球基地”三个阶段.2007年10月24日18时05分,“嫦娥一号”成功发射升空,在圆满完成各项使命后,于2009年按预定计划受控撞月.2010年10月1日18时57分59秒“嫦娥二号”顺利发射,也已圆满并超额完成各项既定任务.2011年离开拉格朗日点L2点后,向深空进发,现今仍在前进,意在对深空通信系统进行测试.2013年9月19日,探月工程进行了嫦娥三号卫星和玉兔号月球车的月面勘测任务.嫦娥四号是嫦娥三号的备份星.嫦娥五号主要科学目标包括对着陆区的现场调查和分析,以及月球样品返回地球以后的分析与研究.要完成“嫦娥”工程的前提是要把卫星成功送到月球,大致经历“发射→转移→环绕→着陆”四步.第一步:卫星发射我国已于2013年12月2日凌晨1点30分使用长征三号乙运载火箭成功发射“嫦娥三号”.火箭加速是通过喷气发动机向后喷气实现的.设运载火箭和“嫦娥三号”的总质量为M ,地面附近的重力加速度为g ,地球半径为R ,万有引力常量为G .(1)用题给物理量表示地球的质量;(2)假设在“嫦娥三号”舱内有一平台,平台上放有测试仪器,仪器对平台的压力可通过监控装置传送到地面.火箭从地面发射后以加速度g 2竖直向上做匀加速直线运动,升到某一高度时,地面监控器显示“嫦娥三号”舱内测试仪器对平台的压力为发射前压力的1718,求此时火箭离地面的高度. 【解析】 (1)在地面附近,mg =G M 地m R 2,解得:M 地=gR 2G. (2)设此时火箭离地面的高度为h ,选仪器为研究对象,设仪器质量为m 0,火箭发射前,仪器对平台的压力F 0=G M 地m 0R2=m 0g . 在距地面的高度为h 时,仪器所受的万有引力为F =G M 地m 0R +h 2设在距离地面的高度为h 时,平台对仪器的支持力为F 1,根据题述和牛顿第三定律得,F 1=1718F 0 由牛顿第二定律得,F 1-F =m 0a ,a =g 2联立解得:h =R2. 【答案】 见解析第二步:卫星转移(多选)如图为嫦娥三号登月轨迹示意图.图中M 点为环地球运行的近地点,N 点为环月球运行的近月点.a 为环月球运行的圆轨道,b 为环月球运行的椭圆轨道,下列说法中正确的是( )A .嫦娥三号在环地球轨道上的运行速度大于11.2 km/sB .嫦娥三号在M 点进入地月转移轨道时应点火加速C .设嫦娥三号在圆轨道a 上经过N 点时的加速度为a 1,在椭圆轨道b 上经过N 点时的加速度为a 2,则a 1>a 2D .嫦娥三号在圆轨道a 上的机械能小于在椭圆轨道b 上的机械能【解析】 嫦娥三号在环地球轨道上运行速度v 满足7.9 km/s≤v <11.2 km/s,则A 错误;嫦娥三号要在M 点点火加速才能进入地月转移轨道,则B 正确;由a =GMr2,知嫦娥三号在圆轨道a 上经过N 点和在椭圆轨道b 上经过N 点时的加速度相等,则C 错误;嫦娥三号要从b 轨道转移到a 轨道需要在N 点减速,机械能减小,则D 正确.【答案】 BD第三步:卫星绕月嫦娥三号的飞行轨道示意图如图所示.假设嫦娥三号在环月段圆轨道和椭圆轨道上运动时,只受到月球的万有引力,则( )A.若已知嫦娥三号环月段圆轨道的半径、运动周期和引力常量,则可算出月球的密度B.嫦娥三号由环月段圆轨道变轨进入环月段椭圆轨道时,应让发动机点火使其加速C.嫦娥三号在环月段椭圆轨道上P点的速度大于Q点的速度D.嫦娥三号在动力下降段,其引力势能减小【解析】利用环月圆轨道半径、运动周期和引力常量,可以计算出月球的质量,月球半径未知,不能计算出月球的密度,A错误;由环月圆轨道进入椭圆轨道时,在P点让发动机点火使其减速,B错误;嫦娥三号在椭圆轨道上P点速度小于在Q点速度,C错误;嫦娥三号在动力下降段,高度减小,引力势能减小,D正确.【答案】 D第四步:卫星着陆如图所示为“嫦娥三号”探测器在月球上着陆最后阶段的示意图.首先在发动机作用下,探测器受到推力在距月面高度为h1处悬停(速度为0,h1远小于月球半径);接着推力改变,探测器开始竖直下降,到达距月面高度为h2处的速度为v;此后发动机关闭,探测器仅受重力下落至月面.已知探测器总质量为m(不包括燃料),地球和月球的半径比为k1,质量比为k2,地球表面附近的重力加速度为g,求:(1)月球表面附近的重力加速度大小及探测器刚接触月面时的速度大小;(2)从开始竖直下降到刚接触月面时,探测器机械能的变化.【解析】 (1)设地球质量和半径分别为M 和R ,月球的质量、半径和表面附近的重力加速度分别为M ′、R ′和g ′,探测器刚接触月面时的速度大小为v t ,则有mg ′=G M ′m R ′2,mg =G Mm R 2,解得g ′=k 21k 2g 由v 2t -v 2=2g ′h 2得v t =v 2+2k 21gh 2k 2. (2)设机械能变化量为ΔE ,动能变化量为ΔE k ,重力势能变化量为ΔE p ,有ΔE =ΔE k +ΔE p则ΔE =12m (v 2+2k 21gh 2k 2)-m k 21k 2gh 1 得ΔE =12mv 2-k 21k 2mg (h 1-h 2). 【答案】 (1)k 21k 2g v 2+2k 21gh 2k 2(2)12mv 2-k 21k 2mg (h 1-h 2)。
原创名师讲解高三物理一轮复习四_曲线运动万有引力与航天53张ppt课件
。
分运动
合运动
方法技巧
运动分解的基本方法: 先确定合运动速度方向(这里有一个简单原则,物体的实际运动方向就是
合速度的方向),然后分析由这个合速度所产生的实际效果,以确定两个分速 度方向.
二、巩固训练
【练习1】 . (教学案第107页练习1)我国嫦娥一号探月卫星经过无数人的协作和 努力,终于在2007年10月24日晚6点05分发射升空。如图所示,嫦娥一号探月 卫星在由地球飞向月球时,沿曲线从M点向N点飞行的过程中,速度逐渐减小, 在此过程中探月卫星所受合力的方向可能的是 ( )
说明:当物体受到的合外力的方向与速度方向的夹角为锐角时,物体做曲线运动速率 将 ,当物体受到的合外力的方向与速度方向的夹角为钝角时,物体做曲线运动 的速率将 .
增大
减小
2、运动的合成分解
(1)、合运动与分运动
一个物体的实际运动往往参与几个运动,我们把这几个运动叫做实际运动
的
,把这个实际运动叫做这几个分运动 的
N
MF
A
N F
M B
N
F M
C
c
N
MF D
【练习2】关于不在同一直线的两个初速度不为零的匀变速直线运动的合运动,
下列说法正确的是(
)
A.一定是直线运动
C、D
B.一定是曲线运动
C.可能是直线运动,也可能是曲线运动
D.一定是匀变速运动
【的速练度习3连】续玻不璃断板地生向产前线行上进,,宽在9切m的割玻工璃序板处以,4金刚m钻/的s走刀速度为3 8m/s,为了使
3vA
30°
A'
A
F
60°
B'
B
一、知识要点
高三物理一轮复习第四章第4讲万有引力定律及其应用课件
第二十一页,共三十六页。
1.[估算天体质量] (2018·浙江 4 月选考)土星最大的卫星叫“泰坦”(如图),每 16 天绕
土 则卫星 土星一 星绕周 的土, 质星其 量运公 约动转 为,轨(土B道星半的) 径引约力为提供1.2卫×星10做6 圆km周,运已动知的引向力心常力量,G设=土6星.67质×量10为-11MN,·mG2RM/k2mg2,
约为( C )
代入可得 ρ≈5×1015 kg/m3,故 C 正确.
A.5×109 kg/m3
B.5×1012 kg/m3
C.5×1015 kg/m3
D.5×1018 kg/m3
12/9/2021
第二十三页,共三十六页。
3大“.工慧[天程眼体建”质设卫量捷星和报的密频向度传心的,加综“速合慧度计眼大算”]小卫为习星近a邀=平游(2主T太π席)空2 在r.=2“40Tπ1慧228r,眼年选”新于项年贺2A0词1正7中确年提;6到根月,据1科5G日技M在创r2m酒新=泉、m重卫4Tπ22r
第十四页,共三十六页。
(1)在赤道上:GMRm2 =mg1+mω2R. (2)在两极上:GMRm2 =mg2. (3)在一般位置:万有引力 GMRm2 等于重力 mg 与向心力 F 向的矢量和. 越靠近南北两极 g 值越大,由于物体随地球自转所需的向心力较小,常认为万有引 力近似等于重力,即GRM2m=mg.
12/9/2021
第十七页,共三十六页。
2.[万有引力定律的应用] (2018·高考北京卷)若想检验“使月球绕地球运动的力”与 若“使想苹检果验落“地使的月力球”绕遵地循球同运样动的的规力律”,与在已“知使月苹地果距落离地约的为力地”球遵半循径同60样倍的的规情律况—下—,万需有
高考物理一轮复习第四章曲线运动万有引力与航天第一节曲线运动运动的合成与分解课件
解析:工件同时参与了水平向右的匀速运动和竖直方向的匀速 运动,水平和竖直方向的速度都不变,根据矢量合成的平行四 边形法则,合速度大小和方向均不变。
考点一 物体做曲线运动的条件及轨迹分析
1.曲线运动的条件:物体所受合外力(或加速度)方向与运动方 向不共线。 2.曲线运动的类型 (1)匀变速曲线运动:合力(加速度)恒定不变。 (2)变加速曲线运动:合力(加速度)变化。 3.合外力方向与轨迹的关系:物体做曲线运动的轨迹一定夹 在合外力方向与速度方向之间,速度方向与轨迹相切,合外力 方向指向轨迹的“凹”侧。
[解析] (1)小船参与了两个分运动,即船随水漂流的运动和船在 静水中的运动。因为分运动之间具有独立性和等时性,故小船
渡河的时间等于垂直于河岸方向的分运动的时间,即
t
=d= v船
200 4
s=50 s。小船沿水流方向的位移 s 水=v 水t=2×50 m=100 m,
即船将在正对岸下游 100 m 处靠岸。
小船渡河的时间为
t=v船sdin
,当 θ
θ=90°,即船头与河岸垂直时,
渡河时间最短,最短时间为 tmin=50 s。
(4)因为 v 船=3 m/s<v 水=5 m/s,所以船不
可能垂直于河岸横渡,不论航向如何,总
被水流冲向下游。如图丙所示,设船头(v 船)
与上游河岸成 θ 角,合速度 v 与下游河岸成
考点三 运动分解中的两类模型
1.小船渡河模型 渡河时 间最短
当船头方向垂直于河岸时,渡河时间最短, 最短时间 tmin=vd船
渡河位 移最短
如果 v 船>v 水,当船头方向与上游夹角 θ 满 足 v 船 cos θ=v 水时,合速度垂直于河岸,渡 河位移最短,等于河宽 d 如果 v 船<v 水,当船头方向(即 v 船方向)与合 速度方向垂直时,渡河位移最短,等于dv水
新课标2023版高考物理一轮总复习第四章曲线运动万有引力与航天第4讲第2课时“天体运动四大热点问题”
2.[反向运动卫星的“追及相遇”问题]
(多选)如图所示,有 A、B 两颗卫星绕地心 O 做圆周运动,运
动方向相反。A 卫星的周期为 T1,B 卫星的周期为 T2,在某一
时刻两卫星相距最近,则(引力常量为 G)
()
A.两卫星下一次相距最近需经过时间 t=TT1+1TT2 2
B.两颗卫星的轨道半径之比为
2.[卫星与赤道上物体各运行参量的比较]
(多选)有 a、b、c、d 四颗地球卫星,卫星 a 还未发射,在
赤道表面上随地球一起转动,卫星 b 是近地轨道卫星,卫
星 c 是地球同步卫星,卫星 d 是高空探测卫星,它们均做匀速圆周运动,各卫星
排列位置如图所示,则
()
A.卫星 a 的向心加速度等于重力加速度 g,卫星 c 的向心加速度大于卫星 d 的
且重力远大于向心力,故卫星 a 的向心加速度远小于重力加速度 g,对于卫星
b、c、d,根据牛顿第二定律,万有引力提供向心力,GMr2m=man,解得向心
加速度 an=GrM2 ,由于卫星 d 的轨道半径大于卫星 c 的轨道半径,所以卫星 c
的向心加速度大于卫星 d 的向心加速度,A 错误;地球同步卫星 c 绕地球运动
由 GMr2m=mvr2得 v= 线速度
v1>v2
GrM,故 v1>v2>v3
向心加 速度
由 GMr2m=ma 得 a=GrM2 ,故 a1>a2 a1>a2>a3
由 v=rω 得 v2>v3
由 a=ω2r 得 a2>a3
热点(二) 天体中的“追及相遇”问题 1.[同向运动星体的“追及相遇”问题]
夹角的轨道卫星,它的运转周期也是24小时,如图所示,关于该北斗导航卫星说
2023版高考物理一轮总复习专题4曲线运动万有引力与航天第2讲平抛运动课件
确的是
()
A.它是速度大小不变的曲线运动
B.它是加速度不变的匀变速曲线运动
C.它是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀速直线运动的合
运动
D.它是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀加速直线运动的
合运动
【答案】BD
2.[平抛运动的分解](多选)为了验证平抛运动的小球在竖直方向上
是否做自由落体运动,用如图所示的装置进行实验.小锤打击弹性金属
第2讲 平抛运动
必 备 知 识·深 悟 固 基
一、平抛运动及其规律 1.特点:初速度方向__水__平___;只受__重__力___作用. 2 . 性 质 : 平 抛 运 动 是 加 速 度 恒 为 重 力 加 速 度 的 __匀__变__速__ 曲 线 运 动,轨迹为_抛__物__线___. 3.研究方法:用运动的合成与分解方法研究平抛运动. 水平方向做__匀__速__直__线__运动;竖直方向做__自__由__落__体__运动.
4.速度改变量 因为平抛运动的加速度为恒定的重力加速度g,所以做平抛运动的 物体在任意相等时间间隔Δt内的速度改变量Δv=gΔt相同,方向恒为竖 直向下,如图所示.
5.两个重要的推论 (1)做平抛(或类平抛)运动的物体任一时刻的瞬时速度的反向延长线 一定通过此时水平位移的中点,如图甲中A点和B点所示.
【解析】由几何关系知,平抛运动的竖直位移之比为 1∶2,根据 t = 2gh,可得 tA∶tB=1∶ 2,根据 v0=xt ,水平位移之比为 1∶2,则初 速度之比 vA∶vB=1∶ 2,故 A、B 错误;平抛运动某时刻速度方向与 水平方向夹角的正切值是位移方向与水平方向夹角的正切值的 2 倍,两 球落在斜面上,位移方向相同,则速度方向相同,可知碰撞斜面前瞬间 的速度与斜面的夹角相同,故 C 正确,D 错误.
高考物理一轮复习第四章 圆周运动 课件
1.定义 做匀速圆周运动的物体,在合外
【例 2】如图 4 所示,一个竖
直放置的圆锥筒可绕其中
心轴 OO′转动,筒内壁粗
糙,筒口半径和筒高分别为
R 和 H,筒内壁 A 点的高度
为筒高的一半,内壁上有一 解 析 (1) 物 块 静 止
质量为 m 的小物块,求: 时,对物块进行受力分
(1)当筒不转动时,物块静止 析如图所示
在筒壁 A 点受到的摩擦力和
, 方 向 始圆终心指
向 ,是变加速运动.
3.条件:合外力大小 不变 、方向始终
与速度
方向垂直且指向圆心.
思考:匀速圆周运动是不是匀变速曲线运动?
提示:不是,因为在匀变速曲线运动中, 加速度 是恒量,不但其大小不变,而且方向也不变.
• 匀速圆周运动和非匀速圆周运动的比较
匀速圆周运动
非匀速圆周运动
运 动 性 质
度 度,没有切向加速度
合加速度的方向不断改变
向
心 F合=F向=
力
【训练 1】如图是一个玩具陀
螺,a、b 和 c 是陀螺表面上的
三个点.当陀螺绕垂直于地面的
轴线以角速度 ω 稳定旋转时, 思路点拨
Hale Waihona Puke 下列表述正确的是 ( ) D
A.a、b 和 c 三点的线速度大 a、b 和 c 三点的角速度相同,a 半径
支持力的大小;
(2)当物块在 A 点随筒匀速转
故有 Ff=
mgH , R2+H2
动,且其所受到的摩擦力为 零时,筒转动的角速度.
FN=
mgR R2+H2
【例 2】如图 4 所示,一个竖 直放置的圆锥筒可绕其中心
轴 OO′转动,筒内壁粗糙, 筒口半径和筒高分别为 R 和 H,筒内壁 A 点的高度为筒
新课标2023版高考物理一轮总复习第四章曲线运动万有引力与航天第3讲圆周运动课件
电机,它是由两个大小相等直径约为30 cm的感应玻璃盘起电
的,其中一个玻璃盘通过从动轮与手摇主动轮连接,如图乙所
示,现玻璃盘以100 r/min的转速旋转,已知主动轮的半径约为8 cm,从动轮的半
径约为2 cm,P和Q是玻璃盘边缘上的两点,若转动时皮带不打滑,下列说法正确
的是
()
A.P、Q 的线速度相同 B.玻璃盘的转动方向与摇把转动方向相反 C.P 点的线速度大小约为 1.6 m/s D.摇把的转速约为 400 r/min
第3讲 圆周运动
一、匀速圆周运动及其描述 1.匀速圆周运动 (1)速度特点:速度的大小不变,方向始终与半径__垂__直__。 (2)性质:加速度大小不变,方向总是指向__圆__心__的变加速曲线运动。
2.描述匀速圆周运动的物理量
物理量
定义、意义
公式、单位
描述做圆周运动的物体沿圆弧
线速度 运动_快__慢___的物理量(v) 描述物体绕圆心_转__动__快___慢__的
解析:线速度的方向沿曲线的切线方向,由题图可知,P、Q 两点的线速度的方 向一定不同,故 A 错误;若主动轮做顺时针转动,从动轮通过皮带的摩擦力带动 转动,从动轮逆时针转动,故 B 正确;玻璃盘的直径是 30 cm,转速是 100 r/min, 所以线速度 v=ωr=2nπr=2×16000×π×02.3 m/s=0.5π m/s≈1.6 m/s,故 C 正确;
研清微点1 圆周运动的向心力来源分析
1. (多选)如图所示,长为L的细绳一端固定,另一端系一质量为m
的小球。给小球一个合适的初速度,小球便可在水平面内做匀
速圆周运动,这样就构成了一个圆锥摆,设细绳与竖直方向的
夹角为θ。下列说法中正确的是
高考物理一轮复习(人教版)ppt课件 第四章《曲线运动与万有引力》第4课时
[典例 1]
(2015· 江苏单科)过去几千年来,人类对行星的认识与
万有引力的“两点理解”和“两个推论” 1.两物体相互作用的万有引力是一对作用力和反作用力. 2.地球上的物体受到的重力只是万有引力的一个分力. 3.万有引力的两个有用推论 (1)推论 1: 在匀质球壳的空腔内任意位置处, 质点受到球壳的万 有引力的合力为零,即∑F 引=0. (2)推论 2:在匀质球体内部距离球心 r 处的质点(m)受到的万有 引力等于球体内半径为 r 的同心球体(M′)对其的万有引力,即 F= M′ m G 2 . r
第4课时 万有引力与航天
1.通过知识的梳理和题组训练,自主悟透开普勒定律及万有引 力定律的内容、公式及应用. 2.通过师生的共研掌握天体质量和密度的计算,卫星运行参量 的比较与计算及宇宙速度的理解与计算. 3.通过师生的共研,掌握一种物理模型——双星或多星模型.
考点一
开普勒定律及万有引力的计算
1.对开普勒行星运动定律的理解 (1)行星绕太阳的运动通常按圆轨道处理. (2)开普勒行星运动定律也适用于其他天体,例如月球、卫星绕 地球的运动. a3 (3)开普勒第三定律 2=k 中,k 值只与中心天体的质量 有关 , T 不同的中心天体 k 值 不同 .
(68520110)(2016· 课标全国卷Ⅲ)关于行星运动的规律,下列说法 符合史实的是( )
பைடு நூலகம்
A.开普勒在牛顿定律的基础上,导出了行星运动的规律 B.开普勒在天文观测数据的基础上,总结出了行星运动的规律 C.开普勒总结出了行星运动的规律,找出了行星按照这些规律 运动的原因 D.开普勒总结出了行星运动的规律,发现了万有引力定律
解析:BC
[根据万有引力定律,地球对一颗卫星的引力大小 F
高考物理一轮复习 第4单元曲线运动 万有引力第3讲 万有引力定律及其应用课件 新人教版
.
知识建构
技能建构
(2)设月球表面处的重力加速度为g月,根据题意:
t
v0=g月 2
mg月=G
M月m r2
解得:M月=
2v0r Gt
2
.
【答案】(1)
3
gR 2T 4 2
2
(2)
2v0r 2 Gt
知识建构
技能建构
4.中子星是恒星演化过程的一种可能结果,它的密度很大.现有一中
子星,观测到它的自转周期T=
A.0.5
B.2
C.3.2
D.4
知识建构
技能建构
【名师点金】在忽略行星自转的情况下,行星对人的万有引力等于 人所受到的重力.根据万有引力定律列式,代入行星质量之比,即可求 得行星半径之比.
【规范全解】由题意可知地球表面的重力加速度与行星表面的重 力加速度之比为 966000= 1254,由黄金代换可知:
一般有以下几种表达形式:
①G
Mm r2
=m
v2 r
;②G
Mm r2
=mω2r;③GMr2m
=m4T22
r.
知识建构
技能建构
3.天体质量和密度的计算
(1)利用天体表面的重力加速度g和天体半径R.
由于G
MRm2 =mg,故天体质量M=
gR,2天体密度ρ= M=
G
V
4 MR=3 43GgR.
3
知识建构
知识建构
技能建构
(2)若宇航员随登月飞船登陆月球后,在月球表面某处以速度v0竖直 向上抛出一个小球,经过时间t,小球落回抛出点.已知月球半径为r,引 力常量为G,试求出月球的质量M月.
【解析】(1)根据万有引力定律和向心力公式: