第五章 第4讲 万有引力定律及航天 相对论-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教师用书word（新教材，鲁科版）

第4讲　万有引力定律及航天　相对论

一、开普勒三定律

二、万有引力定律

1.内容

自然界中任何两个物体都是相互吸引的,引力的方向沿两物体的连线,引力的大小F与这两个物体的质量的乘积m1m2成正比,与这两个物体间的距离r的平方成反比。

2.表达式

F=G,G为引力常量,其值为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是两球心的距离。

4.应用

(1)计算天体质量:利用物体重力或行星(卫星)绕中心天体做圆周运动的有关观察数据,由万有引力提供向心力列方程求解。

(2)发射卫星:①抛出物体的水平速度足够大,物体就不再落回地面而绕地球做匀速圆周运动。

②利用火箭使卫星获得足够大的初始速度而绕地球转动。

(3)预测未知天体:对已观察到的天体,观察轨道与由万有引力定律计算出来的轨道比较,两轨道不吻合时,可能在轨道外侧有未知的天体。

三、宇宙速度

1.三种宇宙速度

2.第一宇宙速度的计算方法

(1)由G=m,得v=。

(2)由mg=m,得v=。

四、相对论

1.初识相对论

(1)相对性原理:所有物理规律在一切惯性参考系中都具有相同的形式。

(2)光速不变原理:在一切惯性参考系中,测量到的真空中的光速c都一样。

2.相对论中的时空

(1)时间延缓效应:τ=。τ0为运动系统内的测量时间,τ为地面观察者测量的时间。

(2)长度收缩效应:l=l0。l0是运动系统内测量的长度,l为地面观察者测量的长度。

(3)质能关系:E=mc2。

(4)时空弯曲:爱因斯坦的广义相对论认为,由于物质的存在,空间和时间会发生弯曲。

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