第四章 第4讲　万有引力与航天（知识讲解）-2021锁定高考物理一轮总复习（Word）

第4讲　万有引力与航天 夯实基础·自主预演 —————————课前自主梳理　巩固基础知识————————— 一、对开普勒定律的认识 定律 内容 图示或公式 开普勒第一定律(轨道定律) 所有行星绕太阳运动的轨道都是 椭圆 ，太阳处在 椭圆 的一个焦点上 开普勒第二定律(面积定律) 对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的 面积 相等 开普勒第三定律(周期定律) 所有行星的轨道的半长轴的 三次方 跟它的公转周期的 二次方 的比值都相等 ＝k，k是一个与行星无关的常量 二、万有引力定律及其应用 1. 内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积 成正比 ，与它们之间距离r的平方 成反比 ． 2. 表达式：F＝ G ． G为引力常量：G＝6.67×10－11 N·m2/kg2. 3. 适用条件 (1)公式适用于质点间的相互作用．当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时，物体可视为质点． (2)质量分布均匀的球体可视为质点，r是 两球心间 的距离． 4. 天体运动问题分析 (1)将天体或卫星的运动看成 匀速圆周 运动，其所需向心力由 万有引力 提供． (2)基本公式： G＝ma＝ 三、宇宙速度 1. 第一宇宙速度 (1)第一宇宙速度又叫 环绕速度 ．第一宇宙速度是人造地球卫星在 地面附近 绕地球做匀速圆周运动时具有的速度． (2)第一宇宙速度是人造卫星的 最大环绕 速度，也是人造地球卫星的 最小发射 速度． (3)第一宇宙速度的计算方法 ①由G ＝7.9 km/s得v＝ ＝m ②由mg＝m＝7.9 km/s得v＝ 2. 第二宇宙速度和第三宇宙速度 名称 大小 挣脱 第二宇宙速度(逃逸速度) 11.2 km/s 地球 的引力束缚 第三宇宙速度 16.7 km/s 太阳 的引力束缚 四、经典时空观和相对论时空观 1. 经典时空观 (1)在经典力学中，物体的质量是不随 运动状态 而改变的． (2)在经典力学中，同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是 相同 的． 2. 相对论时空观 (1)在狭义相对论中，物体的质量是随物体运动速度的增大而 增大 的，用公式表示为m＝. (2)在狭义相对论中，同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是 不同 的． 3. 狭义相对论的两条基本假设 (1)相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是 相同 的． (2)光速不变原理：不管在哪个惯性系中，测得的真空中的光速都是 相同 的． 4. 经典力学的适用范围 只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界． 1. 判断下列说法是否正确． (1)两物体间的距离趋近于0时，万有引力趋近于无穷大． (×) (2)行星在椭圆轨道上运行速率是变化的，离太阳越远，运行速率越小． (√) (3)开普勒第三定律＝k中k值与中心天体质量无关． (×) (4)狭义相对论认为在不同惯性参考系中真空中的光速不变． (√) 2. (2020·湖北名师联盟第一次月考)关于人造地球卫星，下列说法正确的是(D) A. 在地球周围做匀速圆周运动的人造卫星的线速度都等于7.9 km/s B. 发射速度大于7.9 km/s的人造地球卫星进入轨道后的线速度一定大于7.9 km/s C. 由v＝可知，离地面越高的卫星其发射速度越小 D. 卫星的轨道半径因某种原因缓慢减小，其线速度将变大 解析　地球的第一宇宙速度是7.9 km/s，故A错误；人造地球卫星进入轨道后的线速度小于7.9 km/s，故B错误；公式v＝可知，卫星受阻力作用轨道半径缓慢减小后，其线速度将变大，故D正确．是运行速度，离地面越高的卫星其运行速度越小，但发射速度要更大一些，因为要克服地球的引力做更多的功，故C错误；由公式v＝ 3. (2020·安徽皖江名校联盟第一次联考·多选)我国正在建设的北斗卫星导航系统进展顺利，计划于2020年向全球提供服务．“北斗”卫星导航定位系统由5颗同步卫星和30颗非静止轨道卫星组成．则(AC) A. 同步卫星绕行方向和地球的绕行方向一致且位于赤道正上方 B. 同步卫星的周期小于轨道在地球表面附近的卫星的周期 C. 同步卫星的向心加速度比赤道上随地球自转物体的向心加速度大 D. 至少5颗同步卫星同时正常工作才能实现全球通讯 解析　同步卫星的绕行方向和地球的绕行方向一致，且位于赤道正上方，A项正确．同步卫星的轨道半径大于近地卫星的轨道半径，据开普勒第三定律知，同步卫星的周期大于近地卫星的周期．B项错误．随地球自转的物体与同步卫星的角速度相同，由a＝rω2，则半径大的向心加速度大，C项正确．同步卫星离地高度较高，有