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1、物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2第六章万有引力与航天第六章万有引力与航天物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修21开开普普勒勒第第一一定定律律：所所有有的的行行星星围围绕绕太太阳阳运运动动的的轨轨道都是道都是 ，太阳，太阳处处在在椭圆椭圆的一个的一个上上2开开普普勒勒第第二二定定律律：对对于于每每一一个个行行星星而而言言，太太阳阳和和行星的行星的在相等的在相等的时间时间内内扫过扫过相等的相等的3开开普普勒勒第第三三定定律律：所所有有行行星星的的轨轨道道的的半半长长轴轴的的三三次方跟次方跟 的二次方的比的二次方的比值值都相等，表达式：都相等，表达式：.椭圆椭圆焦点焦点连线连线面积面积
2、公转周期公转周期物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修21内内容容：自自然然界界中中任任何何两两个个物物体体都都相相互互吸吸引引，引引力力的大小跟物体的的大小跟物体的质质量量m1和和m2的的成成正正比比，与与它它们们之之间间距离距离r的的成反比成反比2公式：公式：F，其中，其中G 叫引力常量叫引力常量3适用条件适用条件万有引力定律只适用于万有引力定律只适用于的相互作用的相互作用乘积乘积二次方二次方6.671011_Nm2/kg2质点间质点间物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修24特殊情况特殊情况(1)两两质质量量分分布布均均匀匀的的球球体体间间的的相相互互作作用用，也也可可用用本本定定律
3、来律来计计算，其中算，其中r为为(2)一一个个质质量量分分布布均均匀匀的的球球体体和和球球外外一一个个质质点点间间的的万万有有引力也适用，其中引力也适用，其中r为为两球心间的距离两球心间的距离质点到球心间的距离质点到球心间的距离物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修21基本方法：把天体的运基本方法：把天体的运动动看成看成，所需向心力由万有引力提供所需向心力由万有引力提供2天体的质量天体的质量M、密度、密度的估算的估算测测出出卫卫星星绕绕中心天体做匀速中心天体做匀速圆圆周运周运动动的半径的半径r和周期和周期 匀速圆周运动匀速圆周运动物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2物理高考总复习人教版
4、新课标第二模块 必修23 三种宇宙速度三种宇宙速度(1)第一宇宙速度第一宇宙速度(环绕环绕速度速度)：v1，是人造地球是人造地球卫卫星的最小星的最小速速度度，也也是是人人造造地地球球卫卫星星绕绕地球做地球做圆圆周运周运动动的的速度速度(2)第二宇宙速度第二宇宙速度(逃逸速度逃逸速度)：v2，是使物体是使物体挣挣脱脱引力束引力束缚缚的最小的最小发发射速度射速度(3)第三宇宙速度第三宇宙速度(脱离速度脱离速度)：v3，是使物体是使物体挣挣脱脱引力束引力束缚缚的最小的最小发发射速度射速度特别提醒：特别提醒：任何行星都有任何行星都有对应对应的宇宙速度的宇宙速度7.9 km/s11.2 km/s16.7
5、 km/s发射发射最大最大地球地球太阳太阳物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修21经经典典的的时时空空观观：时时间间和和空空间间是是脱脱离离物物质质而而存存在在的的，是是，时间时间和空和空间间之之间间也是没有也是没有联联系的系的2相相对对论论的的时时空空观观：有有物物质质才才有有时时间间和和空空间间，空空间间和和时间时间与物与物质质的的有有关关，它它们们并并不不是是相相互互独立的独立的绝对的绝对的运动状态运动状态物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修21重重力力是是由由于于地地球球的的吸吸引引而而使使物物体体受受到到的的力力，但但重重力力并并不不是是地地球球对对物物体体的的引引力力，它它
6、只只是是引引力力的的一一个个分分力力，另另一个分力提供物体随地球自一个分力提供物体随地球自转转所需的向心力所需的向心力(如如图图1所示所示)物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2gh物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2GMgR2，纯纯粹粹是是四四个个常常数数G、M、g、R间间的的数数值值关关系系，因因此此在在任任何何时时候候都都能能进进行行等等量量代代换换，不不过过一一定定要要注注意意g和和R的对应性，即的对应性，即g是离天体是离天体M球心球心R处的重力加速度值处的重力加速度值物理高考总复习人教版新课
7、标第二模块 必修21卫卫星的超重与失重星的超重与失重卫卫星星发发射射过过程程中中，卫卫星星上上的的物物体体处处于于超超重重状状态态，卫卫星星进进入入轨轨道道后后正正常常运运转转时时，卫卫星星具具有有的的加加速速度度等等于于轨轨道道处处的的重重力力加加速速度度g轨轨，卫卫星星上上的的物物体体完完全全失失重重返返回回时时，由由于于空空气气、降降落落伞伞或或沿沿向向地地面面方方向向喷喷气气，卫卫星星上上的的物物体体处处于于超超重重状状态态物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修22卫星的能量卫星的能量轨轨道道半半径径越越大大，速速度度越越小小，动动能能越越小小，但但重重力力势势能能越越大大，且且总总
8、机机械械能能也也越越大大，也也就就是是轨轨道道半半径径越越大大的的卫卫星星，运运行速度行速度虽虽小，但小，但发发射速度越大射速度越大3卫星变轨问题卫星变轨问题人人造造卫卫星星在在轨轨道道变变换换时时，总总是是主主动动或或由由于于其其他他原原因因使使速速度度发发生生变变化化，导导致致万万有有引引力力与与向向心心力力相相等等的的关关系系被被破破坏坏，继继而而发发生生近近心心运运动动或或者者离离心心运运动动，发发生生变变轨轨在在变变轨轨过过程程中中，由由于于动动能能和和势势能能的的相相互互转转化化，可可能能出出现现万万有有引引力力与与向向心力再次相等，心力再次相等，卫卫星即定位于新的星即定位于新的轨
9、轨道道物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修24同步卫星同步卫星同同步步卫卫星星就就是是与与地地球球同同步步运运转转，相相对对地地球球静静止止的的卫卫星星，因此可用来作因此可用来作为为通通讯卫讯卫星同步星同步卫卫星有以下几个特点：星有以下几个特点：(1)周周期期一一定定：同同步步卫卫星星在在赤赤道道正正上上方方相相对对地地球球静静止止，它它绕绕地地球球的的运运动动与与地地球球自自转转同同步步，它它的的运运动动周周期期就就等等于于地地球自球自转转的周期，的周期，T24 h.(2)角角速速度度一一定定：同同步步卫卫星星绕绕地地球球运运动动的的角角速速度度等等于于地地球自球自转转的角速度的角速度物
10、理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2(3)轨轨道一定：道一定：因因提提供供向向心心力力的的万万有有引引力力指指向向圆圆心心，所所有有同同步步卫卫星星的的轨轨道必在赤道平面内道必在赤道平面内(4)环环绕绕速速度度大大小小一一定定：所所有有同同步步卫卫星星绕绕地地球球运运动动的的线线速速度度的的大大小小是是一一定定的的，都都是是3.08 km/s，环环绕绕方方向向与与地地球球自自转转相同相同物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修25几种卫星的轨道几种卫星的轨道(1)赤赤道道轨轨道道：卫卫星星的的轨轨道道在在赤赤道道平平面面内内同同步步卫卫星星就就是其中的一种是其中的一种(2)极极地地轨轨道道
11、：卫卫星星的的轨轨道道过过南南北北两两极极，即即在在垂垂直直于于赤赤道的平面内如定位道的平面内如定位卫卫星系星系统统中的中的卫卫星星轨轨道道(3)其他其他轨轨道：除以上两种道：除以上两种轨轨道外的道外的卫卫星星轨轨道道一切一切卫卫星的星的轨轨道的道的圆圆心，与地心重合心，与地心重合物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2在在不不知知地地球球质质量量的的情情况况下下可可用用其其半半径径和和表表面面的的重重力力加加速度来表示，此式在天体运速度来表示，此式在天体运动问题动问题中中应应用广泛用广泛物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修22注注意意挖挖掘掘隐
12、隐含含条条件件，熟熟记记有有关关数数据据，有有助助于于我我们们分析问题分析问题(1)地地球球的的公公转转周周期期为为1年年，其其自自转转周周期期为为1天天(24小小时时)，地地球球的的半半径径约约为为6.4103 km，表表面面重重力力加加速速度度g9.8 m/s2.(2)月月球球的的公公转转周周期期为为1月月(约约27.3天天，在在一一般般估估算算中中常常取取27天天)物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2(3)地地球球同同步步卫卫星星的的周周期期为为1天天(24小小时时)，离离地地高高度度约约为为3.6104 km，运运行行速速度度约约为为3103 m/s3 km/s，其其轨轨道道位位
13、于于地地球球赤赤道道的的正正上上方方通通讯讯卫卫星星及及一一些些气气象象卫卫星星都都是是地地球的同步球的同步卫卫星星(4)人人造造地地球球卫卫星星的的运运行行半半径径最最小小为为r6.4103 km，运运行行周周期期最最小小为为T84.8 min，运运行行速速度度最最大大为为v7.9 km/s.物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2【例例1】(2009年年全全国国卷卷)天天文文学学家家新新发发现现了了太太阳阳系系外外的的一一颗颗行行星星这这颗颗行行星星的的体体积积是是地地球球的的4.7倍倍，质质量量是是地地
14、球球的的25倍倍已已知知某某一一近近地地卫卫星星绕绕地地球球运运动动的的周周期期约约为为1.4小小时时，引引力力常常量量G6.671011 Nm2/kg2，由由此此估估算算该该行行星的平均密度星的平均密度约为约为()A1.8103 kg/m3B5.6103 kg/m3C1.1104 kg/m3 D2.9104 kg/m3物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2答案：答案：D物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2高分通道高分通道本本题题考考查查了了万万有有引引力力定定律律和和人人造造地地球球卫卫星星的的知知识识，考考查查了了学学生生的的理理解解能能
15、力力解解答答的的关关键键是是利利用用近近地地卫卫星星估估算算地地球的密度球的密度物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2变变式式1：一一飞飞船船在在某某行行星星表表面面附附近近沿沿圆圆轨轨道道绕绕该该行行星星飞飞行行认认为为行行星星是是密密度度均均匀匀的的球球体体，要要确确定定该该行行星星的的密密度，只需要度，只需要测测量量()A飞飞船的船的轨轨道半径道半径 B飞飞船的运行速度船的运行速度C飞飞船的运行周期船的运行周期 D行星的行星的质质量量物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2答案：答案：C物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2【例例2】(2009年年北北京京卷卷)已已知知地地球球
16、半半径径为为R，地地球球表表面重力加速度面重力加速度为为g，不考，不考虑虑地球自地球自转转的影响的影响(1)推推导导第一宇宙速度第一宇宙速度v1的表达式；的表达式；(2)若若卫卫星星绕绕地地球球做做匀匀速速圆圆周周运运动动，运运行行轨轨道道距距离离地地面面高度高度为为h，求，求卫卫星的运行周期星的运行周期T.物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2高分通道高分通道1.没没有有设设想想出出需需要要的的物物理理情情景景来来不不知知道道第第一一宇宇宙宙速速度度是是发发射射卫卫星星的的最最小小速速度度，也也是是沿沿着
17、着地地球球表表面面做做匀匀速速圆圆周周运动的卫星环绕速度运动的卫星环绕速度2不能熟练使用不能熟练使用GMgR2表示地球质量表示地球质量物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2答案：答案：B物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2【例例3】(2009年年山山东东卷卷)2008年年9月月25日日至至28日日，我我国国成成功功实实施施了了“神神舟舟”七七号号载载人人航航天天飞飞行行并并实实现现了了航航天天员员首首次次出出舱舱飞飞船船先先沿沿椭椭圆圆轨轨道道飞飞行行，后后在在远远地地点点343千千米米处处点点火火加加速速，由由椭椭圆圆轨轨道道变变成成高高度
18、度为为343千千米米的的圆圆轨轨道道，在在此此圆圆轨轨道道上上飞飞船船运运行行周周期期约约为为90分分钟钟下下列列判判断断正正确确的的是是()物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2A飞飞船船变轨变轨前后的机械能相等前后的机械能相等B飞飞船船在在圆圆轨轨道道上上时时航航天天员员出出舱舱前前后后都都处处于于失失重重状状态态C飞飞船船在在此此圆圆轨轨道道上上运运动动的的角角速速度度大大于于同同步步卫卫星星运运动动的角速度的角速度D飞飞船船变变轨轨前前通通过过椭椭圆圆轨轨道道远远地地点点时时的的加加速速度度大大于于变轨变轨后沿后沿圆轨圆轨道运道运动动的加速度的加速度物理高考总复习人教版新课标第二模
19、块 必修2答案：答案：BC物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2高分通道高分通道本本题题考考查查了了万万有有引引力力定定律律的的应应用用、卫卫星星的的运运动动、同同步步卫卫星星、机机械械能能等等知知识识，考考查查了了学学生生的的理理解解能能力力，分分析析综综合合能能力力没没能能真真正正理理解解：“卫卫星星在在任任意意高高度度处处的的加加速速度度由由该该处处万万有有引引力力来来产产生生，与与卫卫星星运运行行情情况况无无关关”，只只要要在在同同一一高高度度处处，加加速速度度是是惟惟一一确确定定的的，而而错错选选D.在在该该部部分分要要掌掌握握好各个量的决定式好各个量的决定式物理高考总复习人教版
20、新课标第二模块 必修2变变式式3：天天文文学学家家将将相相距距较较近近、仅仅在在彼彼此此的的引引力力作作用用下下运运行行的的两两颗颗恒恒星星称称为为双双星星双双星星系系统统在在银银河河系系中中很很普普遍遍利利用用双双星星系系统统中中两两颗颗恒恒星星的的运运动动特特征征可可推推算算出出它它们们的的总总质质量量已已知知某某双双星星系系统统中中两两颗颗恒恒星星围围绕绕它它们们连连线线上上的的某某一一固固定定点点分分别别做做匀匀速速圆圆周周运运动动，周周期期均均为为T，两两颗颗恒恒星星之之间间的的距距离离为为r，试试推推算算这这个个双双星星系系统统的的总总质质量量(引引力力常常量量为为G)物理高考总复
21、习人教版新课标第二模块 必修2解解析析：双双星星运运动动时时有有以以下下几几个个特特点点：角角速速度度相相同同；圆圆心心相相同同，轨轨道道半半径径之之和和等等于于两两者者间间距距r；彼彼此此之之间间的的万万有有引引力力提提供供恒恒星星做做圆圆周周运运动动的的向向心心力力解解答答本本题题可可以以从从以上几个方面列式求解以上几个方面列式求解设设两两颗颗恒恒星星的的质质量量分分别别为为m1、m2，做做圆圆周周运运动动的的半半径径分别为分别为r1、r2，角速度分别是，角速度分别是1、2.根据题意有根据题意有12r1r2r根据万有引力定律和牛顿运动定律，有根据万有引力定律和牛顿运动定律，有物理高考总复习
22、人教版新课标第二模块 必修2物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修21可可以以发发射射一一颗颗这这样样的的人人造造地地球球卫卫星星，使使其其圆圆轨轨道道()A与地球表面上某一与地球表面上某一纬纬度度线线(非赤道非赤道)是共面同心是共面同心圆圆B与与地地球球表表面面上上某某一一经经度度线线所所决决定定的的圆圆是是共共面面同同心心圆圆物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2C与与地地球球表表面面上上的的赤赤道道线线是是共共面面同同心心圆圆，且且卫卫星星相相对对地球表面是静止的地球表面是静止的D与与地地球球表表面面上上的的赤赤道道线线是是共共面面同同心心
23、圆圆，但但卫卫星星相相对对地球表面是运地球表面是运动动的的图图2物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2解解析析：人人造造卫卫星星绕绕地地球球做做圆圆周周运运动动所所需需的的向向心心力力是是万万有有引引力力提提供供的的，人人造造卫卫星星受受地地球球的的引引力力一一定定指指向向地地心心，所所以以任任何何人人造造卫卫星星的的稳稳定定轨轨道道平平面面都都是是通通过过地地心心的的A选选项项所所述述的的卫卫星星不不能能满满足足这这个个条条件件，A错错B选选项项所所述述的的卫卫星星虽虽然然满满足足这这个个条条件件，但但是是由由于于地地球球在在自自转转，经经线线所所决决定定的的平平面面也也在在转转动动，这
24、这样样的的卫卫星星又又不不可可能能有有与与地地球球自自转转同同方方向向的的速速度度，所所以以不不可可能能始始终终在在某某一一经经线线所所决决定定的的平平面面内内如如图图2所所示示，故故B项项也也错错无无论论高高低低如如何何，轨轨道道平平面面与与地地球球赤赤道道平平面面重重合合的的卫卫星星都都是是存存在在的的，C选选项项所所述述卫卫星星就就是是地地球球同同步步卫卫星星，而而D项项所述卫星不是同步卫星，故所述卫星不是同步卫星，故C、D项都对项都对答案：答案：CD物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修22天天文文学学家家发发现现某某恒恒星星周周围围有有一一颗颗行行星星在在圆圆形形轨轨道道上上绕绕其
25、其运运动动，并并测测出出了了行行星星的的轨轨道道半半径径和和运运行行周周期期由由此此可推算出可推算出()A行星的行星的质质量量 B行星的半径行星的半径C恒星的恒星的质质量量 D恒星的半径恒星的半径物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2答案：答案：C物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修23(2009年年四四川川卷卷)据据报报道道，2009年年4月月29日日，美美国国亚亚利利桑桑那那州州一一天天文文观观测测机机构构发发现现一一颗颗与与太太阳阳系系其其他他行行星星逆逆向向运运行行的的小小行行星星，代代号号为为2009HC82.该该小小行行星星绕绕太太阳阳一一周周的的时时间间为为3.39年年，
26、直直径径23千千米米，其其轨轨道道平平面面与与地地球球轨轨道道平平面面呈呈155的的倾倾斜斜假假定定该该小小行行星星与与地地球球均均以以太太阳阳为为中中心心做做匀匀速速圆圆周周运运动动，则则小小行行星星和和地地球球绕绕太太阳阳运运动动的的速速度度大大小小的的比比值为值为()物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2答案：答案：A物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修24假假设设“神神舟舟”六六号号宇宇宙宙飞飞船船绕绕地地球球做做匀匀速速圆圆周周运运动动时时，它它到到地地球球球球心心的的距距离离是是地地球球半半径径的的2倍倍，其其中中一一位位宇宇航航员员的的质质量量为为m，已已知知地地面面上上
27、的的重重力力加加速速度度为为g，地地球球的的半半径径为为R，则则()物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2答案：答案：BC物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修25(2009年年安安徽徽卷卷)2009年年2月月11日日，俄俄罗罗斯斯的的“宇宇宙宙2251”卫卫星星和和美美国国的的“铱铱33”卫卫星星在在西西伯伯利利亚亚上上空空约约805 km处处发发生生碰碰撞撞这这是是历历史史上上首首次次发发生生的的完完整整在在轨轨卫卫星星碰碰撞撞事事件件碰碰撞撞过过程程中中产产生生的的大大量量碎碎片片可可能能会会影影响响太太空空环环境境假假定定有有甲甲、乙乙两两块块碎碎片片，绕绕地地球球运运动动的的轨
28、轨道道都都是是圆圆，甲甲的的运行速率比乙的大，运行速率比乙的大，则则下列下列说说法中正确的是法中正确的是()A甲的运行周期一定比乙的甲的运行周期一定比乙的长长B甲距地面的高度一定比乙的高甲距地面的高度一定比乙的高C甲的向心力一定比乙的小甲的向心力一定比乙的小D甲的加速度一定比乙的大甲的加速度一定比乙的大物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2答案：答案：D物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修26宇宇航航员员在在地地球球表表面面以以一一定定初初速速度度竖竖直直上上抛抛一一小小球球，经经过过时时间间t小小球球落落回回原原处处；若若他他在在某某星星球球表表面面以以相相同同初初速速度度竖竖直直上上抛抛同同一一小小球球，需需经经过过时时间间5t小小球球落落回回原原处处(取取地地球球表面重力加速度表面重力加速度g10 m/s2，阻力不，阻力不计计)(1)求求该该星球表面附近的重力加速度星球表面附近的重力加速度g；(2)已已知知该该星星球球的的半半径径与与地地球球半半径径之之比比为为R星星 R地地1 4，求，求该该星球的星球的质质量与地球量与地球质质量之比量之比M星星 M地地物理高考总复习人教版新课标第二模块 必修2答案：答案：(1)2 m/s2(2)1 80