高考有哪些题型和陷阱?
万有引力定律常与牛顿第二定律、匀速圆周运动定律、物理建模相结合,考察学生运用知识综合分析天体运动的能力,是每年高考的必考科目。随着新课程改革的推进,试卷结构发生了变化。这部分内容以选择题为主考题,常以双星、地球同步卫星、航天事件为主题,难度适中。下面结合2010全国高考物理试题对这部分试题涉及的知识进行分类分析。
首先根据万有引力定律分析天体和卫星的运动。
天体和卫星的运动近似视为匀速圆周运动,其向心力由引力提供,即根据实际情况选择不同的关系;同时利用行星表面万有引力近似等于物体引力的正则公式解决了问题。
当卫星的速度因为某种原因(开或关发动机或空气阻力)突然发生变化时,重力将不再提供向心力,卫星将进行轨道运行,这可以结合开普勒定律来解决。
当V增大时,卫星做离心运动,离开原来的轨道,轨道半径增大。进入新轨道后,已知其运行速度降低,但引力势能和机械能增加。当v减小时,卫星向心运动,离开原来的轨道,轨道半径变小。进入新轨道后,已知其运行速度增加,但引力势能和机械能减少。
(2)轨道转移运行特征量的变化分析
第二,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。
从,得到天体的质量和密度。
2.通过观测卫星绕天体匀速圆周运动的周期t和轨道半径r。
(1)引力等于向心力,即得到中心天体的质量;
(2)如果已知天体的半径r,那么天体的密度;
(3)如果一个天体的卫星在该天体表面附近绕该天体运行,可以认为其轨道半径R等于该天体半径R,那么该天体的密度。可见,只要测出卫星绕天体表面运动的周期t,就可以估算出中心天体的密度。
第三,双星运动的问题
双星运动问题是指两个天体在彼此引力的作用下只做圆周运动,两个天体圆周运动的向心力由引力提供。两个天体运动的向心力、角速度和周期相等,质量与半径成反比。