第三講萬(wàn)有引力與航天第三講萬(wàn)有引力與航天質(zhì)量的乘積質(zhì)量的乘積距離的平方距離的平方減小減小減小減小增大增大赤道平面赤道平面相同相同相同相同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7.9這是衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的這是衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最小發(fā)射速度，若最小發(fā)射速度，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)三、三種宇宙速度三、三種宇宙速度地球地球第二第二宇宙宇宙速度速度11.2這是物體掙脫地球引力束縛的最這是物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度，若小發(fā)射速度，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16.7這是物體掙脫太陽(yáng)引力束縛的最這是物體掙脫太陽(yáng)引力束縛的最小發(fā)射速度，若小發(fā)射速度，若v16.7 km/s，物體將脫離物體將脫離_在宇宙空在宇宙空間運(yùn)行間運(yùn)行(逃逸速度逃逸速度)太陽(yáng)太陽(yáng)太陽(yáng)系太陽(yáng)系(1)三種宇宙速度均指的是發(fā)射速度，不能理解為環(huán)繞速度三種宇宙速度均指的是發(fā)射速度，不能理解為環(huán)繞速度(2)第一宇宙速度既是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，又是衛(wèi)星繞第一宇宙速度既是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，又是衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度四、經(jīng)典時(shí)空觀和相對(duì)論時(shí)空觀四、經(jīng)典時(shí)空觀和相對(duì)論時(shí)空觀1經(jīng)典時(shí)空觀經(jīng)典時(shí)空觀(1)在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是不隨在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是不隨_而改變的而改變的(2)在經(jīng)典力學(xué)中，同一物理過(guò)程發(fā)生的位移在經(jīng)典力學(xué)中，同一物理過(guò)程發(fā)生的位移和對(duì)應(yīng)時(shí)間的測(cè)量結(jié)果在不同的參考系中是和對(duì)應(yīng)時(shí)間的測(cè)量結(jié)果在不同的參考系中是_運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)狀態(tài)相同的相同的不同的不同的增大的增大的2兩種加速度兩種加速度衛(wèi)星的向心加速度和隨地球自轉(zhuǎn)物體的向衛(wèi)星的向心加速度和隨地球自轉(zhuǎn)物體的向心加速度的比較心加速度的比較衛(wèi)星的向心加衛(wèi)星的向心加速度速度物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度加速度產(chǎn)產(chǎn)生生萬(wàn)有引力萬(wàn)有引力萬(wàn)有引力的一個(gè)分力萬(wàn)有引力的一個(gè)分力(另另一分力為重力一分力為重力)方方向向指向地心指向地心垂直指向地軸垂直指向地軸4兩種周期兩種周期自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期的比較自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期的比較自轉(zhuǎn)周期是天體繞自身某軸線運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間，公轉(zhuǎn)周期是衛(wèi)自轉(zhuǎn)周期是天體繞自身某軸線運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間，公轉(zhuǎn)周期是衛(wèi)星繞中心天體做圓周運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間一般情況下天體的自轉(zhuǎn)星繞中心天體做圓周運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間一般情況下天體的自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期是不等的，如：地球自轉(zhuǎn)周期為周期和公轉(zhuǎn)周期是不等的，如：地球自轉(zhuǎn)周期為24小時(shí)，公轉(zhuǎn)小時(shí)，公轉(zhuǎn)周期為周期為365天但也有相等的，如月球，自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)周期都約天但也有相等的，如月球，自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)周期都約為為27天，所以地球上看到的都是月球固定的一面，在應(yīng)用中要天，所以地球上看到的都是月球固定的一面，在應(yīng)用中要注意區(qū)別注意區(qū)別三、幾種衛(wèi)星的軌道三、幾種衛(wèi)星的軌道1赤道軌道：衛(wèi)星的軌道在赤道平面內(nèi)同步衛(wèi)星就是其中赤道軌道：衛(wèi)星的軌道在赤道平面內(nèi)同步衛(wèi)星就是其中的一種的一種2極地軌道：衛(wèi)星的軌道過(guò)南北兩極，即在垂直于赤道的平極地軌道：衛(wèi)星的軌道過(guò)南北兩極，即在垂直于赤道的平面內(nèi)如定位衛(wèi)星系統(tǒng)中的衛(wèi)星軌道面內(nèi)如定位衛(wèi)星系統(tǒng)中的衛(wèi)星軌道3其他軌道：除以上兩種軌道外的衛(wèi)星軌道其他軌道：除以上兩種軌道外的衛(wèi)星軌道一切衛(wèi)星的軌道的圓心與地心重合一切衛(wèi)星的軌道的圓心與地心重合答案：答案：D答案：答案：B答案：答案：C答案：答案：B5.為紀(jì)念伽利略將望遠(yuǎn)鏡用于天文觀測(cè)為紀(jì)念伽利略將望遠(yuǎn)鏡用于天文觀測(cè)400周年，周年，2009年被定為以年被定為以“探索我的宇宙探索我的宇宙”為主題的國(guó)際天為主題的國(guó)際天文年我國(guó)發(fā)射的文年我國(guó)發(fā)射的“嫦娥一號(hào)嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星經(jīng)過(guò)一年多的衛(wèi)星經(jīng)過(guò)一年多的繞月運(yùn)行，完成了既定任務(wù)，于繞月運(yùn)行，完成了既定任務(wù)，于2009年年3月月1日日16時(shí)時(shí)13分成功撞月如右圖為分成功撞月如右圖為“嫦娥一號(hào)嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星撞月衛(wèi)星撞月的模擬圖，衛(wèi)星在控制點(diǎn)開(kāi)始進(jìn)入撞月軌的模擬圖，衛(wèi)星在控制點(diǎn)開(kāi)始進(jìn)入撞月軌道假設(shè)衛(wèi)星繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為道假設(shè)衛(wèi)星繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R，周期為周期為T(mén)，引力常量為，引力常量為G.根據(jù)題中信息，以下說(shuō)根據(jù)題中信息，以下說(shuō)法正確的是法正確的是()A可以求出月球表面的重力加速度可以求出月球表面的重力加速度B可以求出月球?qū)梢郧蟪鲈虑驅(qū)Α版隙鹨惶?hào)嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星的引力衛(wèi)星的引力C“嫦娥一號(hào)嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星在控制點(diǎn)衛(wèi)星在控制點(diǎn)處應(yīng)減速處應(yīng)減速D“嫦娥一號(hào)嫦娥一號(hào)”在地面的發(fā)射速度大于在地面的發(fā)射速度大于11.2 km/s11.2 km/s是第二宇宙速度，是衛(wèi)星脫離地球引力的束縛成為太陽(yáng)是第二宇宙速度，是衛(wèi)星脫離地球引力的束縛成為太陽(yáng)的人造行星的最小發(fā)射速度，而的人造行星的最小發(fā)射速度，而“嫦娥一號(hào)嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星并不能脫離地衛(wèi)星并不能脫離地球引力的范圍，故其發(fā)射速度小于球引力的范圍，故其發(fā)射速度小于11.2 km/s，D項(xiàng)錯(cuò)誤項(xiàng)錯(cuò)誤答案：答案：C答案：答案：D萬(wàn)有引力定律在天體運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用萬(wàn)有引力定律在天體運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用答案：答案：CA火星的密度和火星表面的重力加速度火星的密度和火星表面的重力加速度B火星的質(zhì)量和火星對(duì)火星的質(zhì)量和火星對(duì)“螢火一號(hào)螢火一號(hào)”的引力的引力C火星的半徑和火星的半徑和“螢火一號(hào)螢火一號(hào)”的質(zhì)量的質(zhì)量D火星表面的重力加速度和火星對(duì)火星表面的重力加速度和火星對(duì)“螢火一號(hào)螢火一號(hào)”的引力的引力答案：答案：A天體表面重力加速度問(wèn)題天體表面重力加速度問(wèn)題答案：答案：B21：因：因“光纖之父光纖之父”高錕的杰出貢獻(xiàn)，早在高錕的杰出貢獻(xiàn)，早在1996年中國(guó)科學(xué)院年中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)就將一顆于紫金山天文臺(tái)就將一顆于1981年年12月月3日發(fā)現(xiàn)的國(guó)際編號(hào)為日發(fā)現(xiàn)的國(guó)際編號(hào)為“3463”的小行星命名為的小行星命名為“高錕星高錕星”假設(shè)假設(shè)“高錕星高錕星”為均勻的為均勻的球體，其質(zhì)量為地球質(zhì)量的，半徑為地球半徑的，則球體，其質(zhì)量為地球質(zhì)量的，半徑為地球半徑的，則“高錕星高錕星”表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的()答案：答案：C宇宙速度問(wèn)題的分析宇宙速度問(wèn)題的分析【思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥】(1)第一宇宙速度是近地衛(wèi)星的速度，在地球表第一宇宙速度是近地衛(wèi)星的速度，在地球表面附近重力等于萬(wàn)有引力可求面附近重力等于萬(wàn)有引力可求v1.(2)衛(wèi)星受地球的萬(wàn)有引力提供衛(wèi)星需要的向心力衛(wèi)星受地球的萬(wàn)有引力提供衛(wèi)星需要的向心力(1)解決此類(lèi)題的關(guān)鍵：要明確衛(wèi)星的第一宇宙速度等于最大環(huán)繞解決此類(lèi)題的關(guān)鍵：要明確衛(wèi)星的第一宇宙速度等于最大環(huán)繞速度速度(2)解決萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用問(wèn)題，盡管題目很多，但其基本方法解決萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用問(wèn)題，盡管題目很多，但其基本方法是不變的，即把天體的運(yùn)動(dòng)看成圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力提供向心是不變的，即把天體的運(yùn)動(dòng)看成圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力提供向心力力31：金星一直被視為是生命最不可能生存的：金星一直被視為是生命最不可能生存的地方，然而近年來(lái)科學(xué)家的研究和推測(cè)發(fā)現(xiàn)，地方，然而近年來(lái)科學(xué)家的研究和推測(cè)發(fā)現(xiàn)，地球上的生命可能來(lái)自金星這一研究和發(fā)現(xiàn)，地球上的生命可能來(lái)自金星這一研究和發(fā)現(xiàn)，再一次引起了人們對(duì)金星的極大興趣金星的再一次引起了人們對(duì)金星的極大興趣金星的半徑為半徑為6 052 km，密度與地球十分接近已知，密度與地球十分接近已知地球半徑地球半徑R6 400 km，地球表面重力加速度，地球表面重力加速度為為g.則則()答案：答案：B1在地球在地球(看做質(zhì)量均勻分布的球體看做質(zhì)量均勻分布的球體)上空有許多同步衛(wèi)星，下面上空有許多同步衛(wèi)星，下面說(shuō)法中正確的是說(shuō)法中正確的是()A它們的質(zhì)量可能不同它們的質(zhì)量可能不同B它們的速率可能不同它們的速率可能不同C它們的加速度大小可能不同它們的加速度大小可能不同D它們離地心的距離可能不同它們離地心的距離可能不同答案：答案：A答案：答案：D答案：答案：C4日本的日本的“月亮女神月亮女神”沿距月球表面沿距月球表面100 km的軌道飛行，我國(guó)的的軌道飛行，我國(guó)的“嫦嫦娥一號(hào)娥一號(hào)”沿距月球表面沿距月球表面200 km的軌道飛行，下列說(shuō)法正確的是的軌道飛行，下列說(shuō)法正確的是()A“月亮女神月亮女神”的線速度小于的線速度小于“嫦娥一號(hào)嫦娥一號(hào)”的線速度的線速度B“月亮女神月亮女神”的周期小于的周期小于“嫦娥一號(hào)嫦娥一號(hào)”的周期的周期C“月亮女神月亮女神”的周期大于的周期大于“嫦娥一號(hào)嫦娥一號(hào)”的周期的周期D.“月亮女神月亮女神”的角速度小于的角速度小于“嫦娥一號(hào)嫦娥一號(hào)”的角速度的角速度答案：答案：B5火星直徑約為地球的一半，質(zhì)量約為地球的十分之一，它火星直徑約為地球的一半，質(zhì)量約為地球的十分之一，它繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道半徑約為地球公轉(zhuǎn)半徑的繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道半徑約為地球公轉(zhuǎn)半徑的1.5倍根據(jù)以上數(shù)倍根據(jù)以上數(shù)據(jù)，以下說(shuō)法正確的是據(jù)，以下說(shuō)法正確的是()A火星表面重力加速度的數(shù)值比地球表面的小火星表面重力加速度的數(shù)值比地球表面的小B火星公轉(zhuǎn)的周期比地球的短火星公轉(zhuǎn)的周期比地球的短C火星公轉(zhuǎn)的線速度比地球的大火星公轉(zhuǎn)的線速度比地球的大D火星公轉(zhuǎn)的向心加速度比地球的大火星公轉(zhuǎn)的向心加速度比地球的大答案：答案：A6某網(wǎng)站報(bào)道，美科學(xué)家發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)系外第一顆某網(wǎng)站報(bào)道，美科學(xué)家發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)系外第一顆“全宜居全宜居”行行星，其質(zhì)量約為地球質(zhì)量的星，其質(zhì)量約為地球質(zhì)量的6.4倍如果某一天發(fā)射一顆載人航倍如果某一天發(fā)射一顆載人航天器到該行星上去，測(cè)得一個(gè)在地球表面質(zhì)量為天器到該行星上去，測(cè)得一個(gè)在地球表面質(zhì)量為50 kg的人在的人在該行星表面的重力約為該行星表面的重力約為800 N，而地球表面處的重力加速度為，而地球表面處的重力加速度為10 m/s2.根據(jù)上述信息，你認(rèn)為下列說(shuō)法正確的是根據(jù)上述信息，你認(rèn)為下列說(shuō)法正確的是()A載人航天器的發(fā)射速度約為載人航天器的發(fā)射速度約為7.9 km/sB載人航天器的發(fā)射速度小于載人航天器的發(fā)射速度小于11.2 km/sC該行星的半徑與地球的半徑之比約為該行星的半徑與地球的半徑之比約為2D該行星的半徑與地球的半徑之比約為該行星的半徑與地球的半徑之比約為3答案：答案：C9雙星模型雙星模型模型特點(diǎn)：在天體模型中，將兩顆彼此距離較近的恒星稱為雙模型特點(diǎn)：在天體模型中，將兩顆彼此距離較近的恒星稱為雙星，它們?cè)谙嗷ブg萬(wàn)有引力作用下，繞兩星球連線上某點(diǎn)做星，它們?cè)谙嗷ブg萬(wàn)有引力作用下，繞兩星球連線上某點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)1彼此間的萬(wàn)有引力是雙星各自做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力彼此間的萬(wàn)有引力是雙星各自做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力作作用力和反作用力用力和反作用力2雙星具有共同的角速度雙星具有共同的角速度3雙星始終與它們共同的圓心在同一條直線上雙星始終與它們共同的圓心在同一條直線上兩個(gè)星球組成雙星，它們?cè)谙嗷ブg的萬(wàn)有引力作用下繞連線上兩個(gè)星球組成雙星，它們?cè)谙嗷ブg的萬(wàn)有引力作用下繞連線上某點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)現(xiàn)測(cè)得兩星中心的距離為某點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)現(xiàn)測(cè)得兩星中心的距離為R，其運(yùn)動(dòng)周期為其運(yùn)動(dòng)周期為T(mén)，求兩星的總質(zhì)量，求兩星的總質(zhì)量【誤區(qū)警示誤區(qū)警示】此類(lèi)題目容易錯(cuò)誤地認(rèn)為引力距離與運(yùn)行半徑相此類(lèi)題目容易錯(cuò)誤地認(rèn)為引力距離與運(yùn)行半徑相同同答案：答案：B答案：答案：D