第4章 万有引力定律及航天 章末小结与质量评价（课件PPT）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理必修第二册（鲁科版2019）

一、知识体系建构——理清物理观念 二、综合考法融会——强化科学思维 [典例]　为纪念“光纤之父”、诺贝尔物理学奖获得者华裔物理学家高锟的杰出贡献，早在1996年中国科学院蓝金山天文台就将一颗于 1981年12月3日发现的国际编号为“3463”的小行星命名为“高锟星”。已知“高锟星”半径为R，其表面的重力加速度为g，引力常量为G，在不考虑自转的情况，求：(以下结果均用字母表达即可) (1)卫星环绕“高锟星”运行的第一宇宙速度； “黄金代换”公式 答案：C　 [典例]　(2022·广东高考)“祝融号”火星车需要“休眠”以度过火星寒冷的冬季。假设火星和地球的冬季是各自公转周期的四分之一，且火星的冬季时长约为地球的1.88倍。火星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动。下列关于火星、地球公转的说法正确的是 (　 ) A．火星公转的线速度比地球的大 B．火星公转的角速度比地球的大 C．火星公转的半径比地球的小 D．火星公转的加速度比地球的小 天体(卫星)运动问题的处理 [答案]　D [对点训练] 如图所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带。假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动。下列说法正确的是 (　 ) A．太阳对各小行星的引力相同 B．各小行星绕太阳运动的周期均小于一年 C．小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心加速度值 D．小行星带内各小行星做圆周运动的线速度值均大于地球公转的线速度值 答案：C 三、价值好题精练——培树科学态度和责任 1．(2022·龙岩高一检测)2011年9月29日晚21时16分，我国将首个目标飞行器“天宫一号”发射升空。2011年11月3日凌晨“神舟八号”“天宫一号”对接成功，完美完成一次天空之吻。若对接前两者在同一轨道上运动，下列说法正确的是 (　 ) A．对接前“天宫一号”的运行速率大于“神舟八号”的运行速率 B．对接前“神舟八号”的向心加速度小于“天宫一号”的向心加速度 C．“神舟八号”先加速可实现与“天宫一号”在原轨道上对接 D．“神舟八号”先减速后加速可实现与“天宫一号”在原轨道上对接 答案：D 2．(2021·全国甲卷)2021年2月，执行我国火星探测任务的“天问一号”探测器在成功实施三次近火制动后，进入运行周期约为1.8×105 s的椭圆形停泊轨道，轨道与火星表面的最近距离约为2.8×105 m。已知火星半径约为3.4×106 m，火星表面处自由落体的加速度大小约为3.7 m/s2，则“天问一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离约为 (　 ) A．6×105 m　　　　 B．6×106 m C．6×107 m D．6×108 m 答案：C　 3．(2020·北京等级考)我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”。已知火星质量约为地球质量的10%，半径约为地球半径的50%，下列说法正确的是 (　 ) A．火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度 B．火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间 C．火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度 D．火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度 答案：A　 “章末双测·梯度评价”见“章末双测·梯度评价（四）” (单击进入电子文档) 24 (2)假设某卫星绕“高锟星”做匀速圆周运动且运行周期为T，求该卫星距“高锟星”表面的高度； (3)假设“高锟星”为一均匀球体，试求“高锟星”的平均密度。 [解析]　(1)设“高锟星”的质量为M高，其近地卫星的质量为m，该卫星绕“高锟星”表面做匀速圆周运动。 根据万有引力提供向心力可得G＝m， 在“高锟星”表面卫星的重力和万有引力相等，即 G＝mg， 解得卫星环绕“高锟星”运行的第一宇宙速度为 v＝。 (2)设该卫星质量为m′，轨道半径为r， 则G＝m′r， 又在“高锟星”表面满足G＝mg， 而轨道半径r＝R＋h， 联立解得卫星距“高锟星”表面高度h＝ －R。 (3)在“高锟星”表面处有G＝g，得M高＝， 则密度ρ＝＝＝。 [答案]　(1) 　(2) －R　(3) [融会贯通] “黄金代换”公式成立的情形 对于G＝mg0(即GM＝g0R02)，绝对不可以理解为只要在地球表面上此关系就能成立。此“黄金代换”关系成立的情形有三种： (1)对于地球两极上的物体恒成立。处在地球两极上的物体，由于没有随地球自转而做匀速圆周运动，地球对物体的万有引力即等于物体的重力。故G＝mg0，即GM＝g0R02。 (2)如果忽略地球的自转效应，“黄金代换”关系对于地球上任意位置的物体也必成立。这是因为同一个物体随地球自转所需要的向心力与其自身重力相比小得多，可近似认为G＝mg0。 (3)对于以第一宇宙速度(v