第四章 第5讲　万有引力与航天-【创新思维】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（人教版 老教材 老高考）

第5讲　万有引力与航天 授课提示：对应学生用书第104页 一、开普勒行星运动定律 1．开普勒第一定律 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。 2．开普勒第二定律 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相等的面积。 3．开普勒第三定律 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，表达式：＝k。 二、万有引力定律 1．内容 (1)自然界中任何两个物体都相互吸引。 (2)引力的方向在它们的连线上。 (3)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的二次方成反比。 2．表达式 F＝G，其中G为引力常量，G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，由卡文迪许扭秤实验测定。 3．适用条件 (1)两个质点之间的相互作用。 (2)对质量分布均匀的球体，r为两球心间的距离。 三、宇宙速度 1．三种宇宙速度的比较 宇宙速度 数值(km/s) 意义 第一宇宙速度 7.9 地球卫星最小发射速度(最大环绕速度) 第二宇宙速度 11.2 物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度(脱离速度) 第三宇宙速度 16.7 物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度(逃逸速度) 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、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，物体的质量是不随速度的改变而改变的。 (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 同一过程的位移和时间的测量与参考系有关，在不同的参考系中不同。 3．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．判断正误 (1)行星在椭圆轨道上运行的速率是变化的，离太阳越远，运行速率越小。(　　) (2)开普勒第三定律＝k中，k值与中心天体质量无关。(　　) (3)当两物体间的距离趋近于零时，万有引力趋近于无穷大。(　　) (4)第一宇宙速度与地球的质量有关。(　　) (5)地球同步卫星的运行速度大于第一宇宙速度。(　　) (6)若物体的发射速度大于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度，则物体可以绕太阳运行。(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√ 2．如图所示，某行星沿椭圆轨道绕太阳运行，远日点A和近日点B到太阳的距离分别为a和b，若行星经过A点时的速率为v，则经过B点时的速率为(　　) 　　　　　　　　　 A．v B．v C. v D. v 答案：B 3．(人教版必修2 P43T3)“嫦娥一号”是我国首次发射的探月卫星，它在距月球表面高度为200 km的圆形轨道上运行，运行周期为127分钟。已知引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，月球半径约为1.74×103 km。利用以上数据估算月球的质量约为(　　) A．8.1×1010 kg B．7.4×1013 kg C．5.4×1019 kg D．7.4×1022 kg 答案：D 4．(新人教版必修第二册 P71T4)利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通信，目前地球同步卫星的轨道半径为地球半径的 6.6 倍。假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为多少小时？ 答案：4 h 授课提示：对应学生用书第105页 热点一　开普勒定律　万有引力定律的理解与应用 1．开普勒行星运动定律 (1)行星绕太阳的运动通常按圆轨道处理。 (2)开普勒行星运动定律也适用于其他天体，例如月球、卫星绕地球的运动。 (3)开普勒第三定律＝k中，k值只与中心天体的质量有关，不同的中心天体k值不同。 2．万有引力定律 公式F＝G适用于质点、均匀介质球体或球壳之间万有引力的计算。当两物体为匀质球体或球壳时，可以认为匀质球体或球壳的质量集中于球心，r为两球心的距离，引力的方向沿两球心的连线。 1．“嫦娥五号”创造五项中国“首次”，取得举世瞩目的成就。2020年12月3日，“嫦娥五号”上升器进入起飞准备。这是我国首次在地外38万公里实施航天器起飞。若上升器发动机点火后推力为 3 000 N，质量为800 kg的上升器离开着陆器表面起飞，系统迅速判断出上升器的实时状态，将其调整成竖直上升，已知地球质量大约是月球质量的81倍，地球半径大约是月球半径的3.6倍，则上升器在月球表面上升的加速度大小约为(　　) A．1.63 m/s2　　　　　　　　 B．2.15 m/s2 C．6.25 m/s2 D．3.75 m/s2 答案：B 2．某科幻电影引起了人们对地球如何离开太阳系的热烈讨论。其中有一种思