想一想想一想 (1)開普勒行星運(yùn)動定律不僅適用于行星繞太陽運(yùn)動，開普勒行星運(yùn)動定律不僅適用于行星繞太陽運(yùn)動，也適用于衛(wèi)星繞地球運(yùn)動，若一顆衛(wèi)星繞地球做橢圓軌道運(yùn)也適用于衛(wèi)星繞地球運(yùn)動，若一顆衛(wèi)星繞地球做橢圓軌道運(yùn)動，則它在近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)的速度大小關(guān)系如何？動，則它在近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)的速度大小關(guān)系如何？ (2)請根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律分析地球表面上請根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律分析地球表面上不同質(zhì)量的物體的重力加速度大小關(guān)系。不同質(zhì)量的物體的重力加速度大小關(guān)系。萬有引力定律萬有引力定律記一記記一記1開普勒行星運(yùn)動定律開普勒行星運(yùn)動定律橢圓橢圓焦點(diǎn)焦點(diǎn)半長軸半長軸公轉(zhuǎn)周期公轉(zhuǎn)周期2萬有引力定律萬有引力定律6.671011Nm2/kg2質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)兩球心兩球心質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn) 試一試試一試1一名宇航員來到一個星球上，如果該星球的質(zhì)量是一名宇航員來到一個星球上，如果該星球的質(zhì)量是地球質(zhì)量的一半，它的直徑也是地球直徑的一半，地球質(zhì)量的一半，它的直徑也是地球直徑的一半，那么這名宇航員在該星球上所受的萬有引力大小是那么這名宇航員在該星球上所受的萬有引力大小是它在地球上所受萬有引力的它在地球上所受萬有引力的 ()A0.25倍倍B0.5倍倍C2.0倍倍 D4.0倍倍答案：答案：C衛(wèi)星運(yùn)行規(guī)律及宇宙速度衛(wèi)星運(yùn)行規(guī)律及宇宙速度想一想想一想 在地球周圍飛行著許多人造地球衛(wèi)星，由于用途在地球周圍飛行著許多人造地球衛(wèi)星，由于用途不同，它們的運(yùn)行軌道也不相同，請思考以下問題：不同，它們的運(yùn)行軌道也不相同，請思考以下問題： (1)若各衛(wèi)星的軌道均為圓形軌道，這些軌道有什若各衛(wèi)星的軌道均為圓形軌道，這些軌道有什么共同點(diǎn)。么共同點(diǎn)。 (2)各圓形軌道衛(wèi)星的飛行速度是不同的，衛(wèi)星離各圓形軌道衛(wèi)星的飛行速度是不同的，衛(wèi)星離地面越近，其飛行速度越大還是越小，它們的最大速度地面越近，其飛行速度越大還是越小，它們的最大速度是多少？是多少？超鏈超鏈接接 提示：提示：(1)各圓形軌道的圓心均為地球的球心。各圓形軌道的圓心均為地球的球心。 (2)離地面越近的衛(wèi)星，飛行速度越大，衛(wèi)星沿圓離地面越近的衛(wèi)星，飛行速度越大，衛(wèi)星沿圓形軌道運(yùn)行的最大速度為形軌道運(yùn)行的最大速度為7.9 km/s，也就是第一宇宙速，也就是第一宇宙速度。度。記一記記一記 1地球同步衛(wèi)星的特點(diǎn)地球同步衛(wèi)星的特點(diǎn) (1)軌道平面一定：軌道平面和軌道平面一定：軌道平面和 平面重合。平面重合。 (2)周期一定：與地球周期一定：與地球 周期相同，即周期相同，即T24h86 400 s。 (3)角速度一定：與地球自轉(zhuǎn)的角速度相同。角速度一定：與地球自轉(zhuǎn)的角速度相同。赤道赤道自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)一致一致 2極地衛(wèi)星和近地衛(wèi)星極地衛(wèi)星和近地衛(wèi)星 (1)極地衛(wèi)星運(yùn)行時每圈都經(jīng)過極地衛(wèi)星運(yùn)行時每圈都經(jīng)過 ，由于，由于地球自轉(zhuǎn)，極地衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。地球自轉(zhuǎn)，極地衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。 (2)近地衛(wèi)星是在地球表面附近環(huán)繞地球做勻速圓近地衛(wèi)星是在地球表面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動的衛(wèi)星，其運(yùn)行的軌道半徑可近似認(rèn)為等于周運(yùn)動的衛(wèi)星，其運(yùn)行的軌道半徑可近似認(rèn)為等于 ，其運(yùn)行線速度約為，其運(yùn)行線速度約為 km/s。 (3)兩種衛(wèi)星的軌道平面一定通過兩種衛(wèi)星的軌道平面一定通過 。南北兩極南北兩極地球的半徑地球的半徑7.9地球的球心地球的球心3三種宇宙速度比較三種宇宙速度比較宇宙宇宙速度速度數(shù)值數(shù)值(km/s)意義意義第一第一宇宙宇宙速度速度_這是衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動的最小發(fā)射這是衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動的最小發(fā)射速度，若速度，若7.9 km/sv11.2 km/s，物體繞物體繞 運(yùn)行運(yùn)行(環(huán)繞速度環(huán)繞速度)第二第二宇宙宇宙速度速度_這是物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射這是物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度，若速度，若11.2 km/sv16.7 km/s，物體繞物體繞 運(yùn)行運(yùn)行(脫離速度脫離速度)第三第三宇宙宇宙速度速度_這是物體掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射這是物體掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度，若速度，若v16.7 km/s，物體將脫離太，物體將脫離太陽引力束縛在陽引力束縛在 運(yùn)行運(yùn)行(逃逸速度逃逸速度)7.911.216.7地球地球太陽太陽宇宙空間宇宙空間 試一試試一試2由于通訊和廣播等方面的需要，許多國家發(fā)射了地由于通訊和廣播等方面的需要，許多國家發(fā)射了地球同步軌道衛(wèi)星，這些衛(wèi)星的球同步軌道衛(wèi)星，這些衛(wèi)星的 ()A質(zhì)量可以不同質(zhì)量可以不同 B軌道半徑可以不同軌道半徑可以不同C軌道平面可以不同軌道平面可以不同 D速率可以不同速率可以不同解析：同步衛(wèi)星軌道只能在赤道平面內(nèi)，高度一定，解析：同步衛(wèi)星軌道只能在赤道平面內(nèi)，高度一定，軌道半徑一定，速率一定，但質(zhì)量可以不同，軌道半徑一定，速率一定，但質(zhì)量可以不同，A項(xiàng)項(xiàng)正確。正確。答案：答案：A經(jīng)典時空觀和相對論時空觀經(jīng)典時空觀和相對論時空觀記一記記一記 1經(jīng)典時空觀經(jīng)典時空觀 (1)在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是不隨速度的改變而改變的。在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是不隨速度的改變而改變的。 (2)在經(jīng)典力學(xué)中，同一物理過程發(fā)生的位移和對應(yīng)時間的測在經(jīng)典力學(xué)中，同一物理過程發(fā)生的位移和對應(yīng)時間的測量結(jié)果在不同的參考系中是相同的。量結(jié)果在不同的參考系中是相同的。 2相對論時空觀相對論時空觀 同一過程的位移和時間的測量與參考系有關(guān)，在不同的參考同一過程的位移和時間的測量與參考系有關(guān)，在不同的參考系中不同。系中不同。 3經(jīng)典力學(xué)有它的適用范圍經(jīng)典力學(xué)有它的適用范圍 只適用于低速運(yùn)動，不適用于高速運(yùn)動；只適用于宏觀世界，只適用于低速運(yùn)動，不適用于高速運(yùn)動；只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界。不適用于微觀世界。試一試試一試3下列說法正確的是下列說法正確的是 ()A牛頓運(yùn)動定律就是經(jīng)典力學(xué)牛頓運(yùn)動定律就是經(jīng)典力學(xué)B經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運(yùn)動定律經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運(yùn)動定律C牛頓運(yùn)動定律可以解決自然界中所有的問題牛頓運(yùn)動定律可以解決自然界中所有的問題D經(jīng)典力學(xué)可以解決自然界中所有的問題經(jīng)典力學(xué)可以解決自然界中所有的問題解析：經(jīng)典力學(xué)并不等于牛頓運(yùn)動定律，牛頓運(yùn)動定律解析：經(jīng)典力學(xué)并不等于牛頓運(yùn)動定律，牛頓運(yùn)動定律只是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)，經(jīng)典力學(xué)并非萬能，也有其適用只是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)，經(jīng)典力學(xué)并非萬能，也有其適用范圍，并不能解決自然界中所有的問題，沒有哪個理論范圍，并不能解決自然界中所有的問題，沒有哪個理論可以解決自然界中所有的問題。因此只有搞清牛頓運(yùn)動可以解決自然界中所有的問題。因此只有搞清牛頓運(yùn)動定律和經(jīng)典力學(xué)的隸屬關(guān)系，明確經(jīng)典力學(xué)的適用范圍，定律和經(jīng)典力學(xué)的隸屬關(guān)系，明確經(jīng)典力學(xué)的適用范圍，才能正確解決此類問題。才能正確解決此類問題。答案：答案：B人造衛(wèi)星的運(yùn)行問題人造衛(wèi)星的運(yùn)行問題 1.一種模型一種模型 無論自然天體無論自然天體(如地球、月亮如地球、月亮)還是人造天體還是人造天體(如宇如宇宙飛船、人造衛(wèi)星宙飛船、人造衛(wèi)星)都可以看做質(zhì)點(diǎn)，圍繞中心天體都可以看做質(zhì)點(diǎn)，圍繞中心天體(視視為靜止為靜止)做勻速圓周運(yùn)動。做勻速圓周運(yùn)動。 2兩條思路兩條思路 3三個物體三個物體 求解衛(wèi)星運(yùn)行問題時，一定要認(rèn)清三個物體求解衛(wèi)星運(yùn)行問題時，一定要認(rèn)清三個物體(赤赤道上的物體、近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星道上的物體、近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星)之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。比較內(nèi)容比較內(nèi)容赤道表面的赤道表面的物體物體近地衛(wèi)星近地衛(wèi)星同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星向心力來源向心力來源萬有引力的分力萬有引力的分力萬有引力萬有引力向心力方向向心力方向指向地心指向地心重力與萬有重力與萬有引力的關(guān)系引力的關(guān)系重力略小于重力略小于萬有引力萬有引力重力等于萬有引力重力等于萬有引力線速度線速度v11R比較內(nèi)容比較內(nèi)容赤道表面赤道表面的物體的物體近地衛(wèi)星近地衛(wèi)星同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星線速度線速度v1v3v2(v2為第一宇宙速度為第一宇宙速度)角速度角速度1自自132向心加向心加速度速度a112Ra1a3OB，則，則 ()A星球星球A的質(zhì)量一定大于的質(zhì)量一定大于B的質(zhì)量的質(zhì)量B星球星球A的線速度一定大于的線速度一定大于B的線速度的線速度圖圖444C雙星間距離一定，雙星的質(zhì)量越大，其轉(zhuǎn)動周期越雙星間距離一定，雙星的質(zhì)量越大，其轉(zhuǎn)動周期越 大大D雙星的質(zhì)量一定，雙星之間的距離越大，其轉(zhuǎn)動周期越雙星的質(zhì)量一定，雙星之間的距離越大，其轉(zhuǎn)動周期越 大大答案：答案：BD5(2013廣東廣東調(diào)研調(diào)研)在地球的圓形同步軌道上有某一衛(wèi)星正在地球的圓形同步軌道上有某一衛(wèi)星正在運(yùn)行，則下列說法正確的是在運(yùn)行，則下列說法正確的是 ()A衛(wèi)星的重力小于在地球表面時受到的重力衛(wèi)星的重力小于在地球表面時受到的重力B衛(wèi)星處于完全失重狀態(tài)，所受重力為零衛(wèi)星處于完全失重狀態(tài)，所受重力為零C衛(wèi)星離地面的高度是一個定值衛(wèi)星離地面的高度是一個定值D衛(wèi)星相對地面靜止，處于平衡狀態(tài)衛(wèi)星相對地面靜止，處于平衡狀態(tài)解析：在地球的圓形同步軌道上正在運(yùn)行的衛(wèi)星，衛(wèi)星解析：在地球的圓形同步軌道上正在運(yùn)行的衛(wèi)星，衛(wèi)星的重力小于在地球表面時受到的重力，衛(wèi)星處于完全失的重力小于在地球表面時受到的重力，衛(wèi)星處于完全失重狀態(tài)，所受重力不為零，選項(xiàng)重狀態(tài)，所受重力不為零，選項(xiàng)A正確正確B錯誤；衛(wèi)星離地錯誤；衛(wèi)星離地面的高度是一個定值，衛(wèi)星相對地面靜止，處于勻速圓面的高度是一個定值，衛(wèi)星相對地面靜止，處于勻速圓周運(yùn)動狀態(tài)，選項(xiàng)周運(yùn)動狀態(tài)，選項(xiàng)C正確正確D錯誤。錯誤。答案：答案：AC6.航天飛機(jī)在完成對哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的航天飛機(jī)在完成對哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的維修任務(wù)后，在維修任務(wù)后，在A點(diǎn)從圓形軌道點(diǎn)從圓形軌道進(jìn)進(jìn)入橢圓軌道入橢圓軌道，B為軌道為軌道上的一點(diǎn)，上的一點(diǎn)，如圖如圖445所示。關(guān)于航天飛機(jī)的所示。關(guān)于航天飛機(jī)的運(yùn)動，下列說法中錯誤的有運(yùn)動，下列說法中錯誤的有 ()A在軌道在軌道上經(jīng)過上經(jīng)過A的速度小于經(jīng)過的速度小于經(jīng)過B的速度的速度B在軌道在軌道上經(jīng)過上經(jīng)過A的動能小于在軌道的動能小于在軌道上經(jīng)過上經(jīng)過A的動的動 能能C在軌道在軌道上運(yùn)動的周期小于在軌道上運(yùn)動的周期小于在軌道上運(yùn)動的周期上運(yùn)動的周期D在軌道在軌道上經(jīng)過上經(jīng)過A的加速度小于在軌道的加速度小于在軌道上經(jīng)過上經(jīng)過A的的 加速度加速度圖圖445答案：答案：D（給有能力的學(xué)生加餐）（給有能力的學(xué)生加餐）1對于同步衛(wèi)星，下列說法中正確的是對于同步衛(wèi)星，下列說法中正確的是 ()A它們的運(yùn)行速度大小相等，且都小于它們的運(yùn)行速度大小相等，且都小于7.9 km/sB它們運(yùn)行周期可能不同它們運(yùn)行周期可能不同C它們離地心的距離可能不同它們離地心的距離可能不同D它們的向心加速度與靜止在赤道上的物體的向心加它們的向心加速度與靜止在赤道上的物體的向心加 速度大小相等速度大小相等解析：同步衛(wèi)星的運(yùn)行周期、角速度與地球自轉(zhuǎn)周期、解析：同步衛(wèi)星的運(yùn)行周期、角速度與地球自轉(zhuǎn)周期、角速度相同，因此同步衛(wèi)星高度固定，線速度固定且小角速度相同，因此同步衛(wèi)星高度固定，線速度固定且小于第一宇宙速度于第一宇宙速度7.9 km/s，因此選項(xiàng)，因此選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)正確，選項(xiàng)B、C錯錯誤；同步衛(wèi)星與赤道上物體比較，周期、角速度相同，誤；同步衛(wèi)星與赤道上物體比較，周期、角速度相同，半徑不同，因此向心加速度不同，選項(xiàng)半徑不同，因此向心加速度不同，選項(xiàng)D錯誤。錯誤。 答案：答案：A2(2013遼寧模擬遼寧模擬)據(jù)報道，我國自主研制據(jù)報道，我國自主研制的的“嫦娥二號嫦娥二號”衛(wèi)星在奔月的旅途中，先衛(wèi)星在奔月的旅途中，先后完成了一系列高難度的技術(shù)動作，在后完成了一系列高難度的技術(shù)動作，在其環(huán)月飛行的高度距離月球表面其環(huán)月飛行的高度距離月球表面100 km時開始全面工作。國際上還沒有分辨率優(yōu)于時開始全面工作。國際上還沒有分辨率優(yōu)于10米的米的全月球立體圖像，而全月球立體圖像，而“嫦娥二號嫦娥二號”立體相機(jī)具有的這立體相機(jī)具有的這種高精度拍攝能力，有助于人們對月球表面了解得種高精度拍攝能力，有助于人們對月球表面了解得更清楚，所探測到的有關(guān)月球的數(shù)據(jù)比環(huán)月飛行高更清楚，所探測到的有關(guān)月球的數(shù)據(jù)比環(huán)月飛行高度約為度約為200 km的的“嫦娥一號嫦娥一號”更加翔實(shí)。若兩顆衛(wèi)星更加翔實(shí)。若兩顆衛(wèi)星環(huán)月運(yùn)行均可視為勻速圓周運(yùn)動，運(yùn)行軌道如圖環(huán)月運(yùn)行均可視為勻速圓周運(yùn)動，運(yùn)行軌道如圖1所所示，則示，則 ()圖圖1A“嫦娥二號嫦娥二號”環(huán)月運(yùn)行的周期比環(huán)月運(yùn)行的周期比“嫦娥一號嫦娥一號”更長更長B“嫦娥二號嫦娥二號”環(huán)月運(yùn)行的速度比環(huán)月運(yùn)行的速度比“嫦娥一號嫦娥一號”更大更大C“嫦娥二號嫦娥二號”環(huán)月運(yùn)行時向心加速度比環(huán)月運(yùn)行時向心加速度比“嫦娥一號嫦娥一號”更大更大D“嫦娥二號嫦娥二號”環(huán)月運(yùn)行時角速度比環(huán)月運(yùn)行時角速度比“嫦娥一號嫦娥一號”更小更小答案：答案：BC3宇宙中有這樣一種三星系統(tǒng)，系統(tǒng)由兩個質(zhì)量為宇宙中有這樣一種三星系統(tǒng)，系統(tǒng)由兩個質(zhì)量為m的小的小星體和一個質(zhì)量為星體和一個質(zhì)量為M的大星體組成，兩個小星體圍繞大的大星體組成，兩個小星體圍繞大星體在同一圓形軌道上運(yùn)行，軌道半徑為星體在同一圓形軌道上運(yùn)行，軌道半徑為r。關(guān)于該三星。關(guān)于該三星系統(tǒng)的說法中正確的是系統(tǒng)的說法中正確的是 ()答案：答案：BC4木星是太陽系中最大的行星，它有眾多衛(wèi)星。觀察木星是太陽系中最大的行星，它有眾多衛(wèi)星。觀察測出：木星繞太陽做圓周運(yùn)動的半徑為測出：木星繞太陽做圓周運(yùn)動的半徑為r1、周期為、周期為T1；木星的某一衛(wèi)星繞木星做圓周運(yùn)動的半徑為木星的某一衛(wèi)星繞木星做圓周運(yùn)動的半徑為r2、周期、周期為為T2。已知引力常量為。已知引力常量為G，則根據(jù)題中給定條件，則根據(jù)題中給定條件 ()答案：答案：AC