2019高考物理一轮复习 第四章 曲线运动 万有引力与航天 第4讲 万有引力与航天学案

《2019高考物理一轮复习 第四章 曲线运动 万有引力与航天 第4讲 万有引力与航天学案》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第4讲　万有引力与航天　【基础梳理】一、开普勒行星运动定律二、万有引力定律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的二次方成反比．2．公式：F＝G，其中G＝6.67×10－11N·m2/kg2.3．适用条件：严格地说，公式只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．均匀的球体可视为质点，其中r是两球心间的距离．一个均匀球体与球外一个质点间的万有引力也适用，其中r为球心到质点间的距离．三、宇宙速度

2、1．第一宇宙速度(环绕速度)(1)数值v1＝7.9km/s，是人造卫星的最小发射速度，也是人造卫星最大的环绕速度．(2)第一宇宙速度的计算方法①由G＝m得v＝．②由mg＝m得v＝．2．第二宇宙速度(脱离速度)：v2＝11.2km/s，使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度．3．第三宇宙速度(逃逸速度)：v3＝16.7km/s，使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度．四、经典力学的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

3、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，物体的质量随物体的速度的增加而增加，用公式表示为m＝.(2)在狭义相对论中，同一物理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．【自我诊断】判一判(1)所有物体之间都存在万有引力．(　　)(2)地面上的物体所受地球的引力方向一定指向地心．(　　)(3)两物体间的距离趋近于零时，万有引力趋近于无穷大．(　　)(4)第一宇宙速度的大小与地球质量有关．(　

4、　)(5)同步卫星可以定点在北京市的正上方．(　　)(6)同步卫星的运行速度一定小于地球第一宇宙速度．(　　)提示：(1)√　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√做一做(2018·河南洛阳模拟)使物体脱离星球的引力束缚，不再绕星球运行，从星球表面发射所需的最小速度称为第二宇宙速度，星球的第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是v2＝v1.已知某星球的半径为r，它表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的.不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为________．提示：由G＝m，G＝，联立解得星球的第一宇宙速

5、度v1＝，星球的第二宇宙速度v2＝v1＝＝.答案：想一想(1)如图所示的球体是均匀球体，其中缺少了一规则球形部分，如何求球体剩余部分对质点P的引力？(2)两物体间的距离趋近于零时，万有引力趋近于无穷大吗？提示：(1)求球体剩余部分对质点P的引力时，应用“挖补法”，先将挖去的球补上，然后分别计算出补后的大球和挖去的小球对质点P的引力，最后再求二者之差就是阴影部分对质点P的引力．(2)不是．当两物体无限接近时，不能再视为质点．　对万有引力定律的理解及应用[学生用书P74]【知识提炼】1．开普勒行星运动定律(1)开普勒第一定律(

6、轨道定律)：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上．(2)开普勒第二定律(面积定律)：对于每一个行星而言，太阳和行星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(周期定律)：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，即＝k.2．天体质量和密度的计算(1)自力更生法：利用天体表面的重力加速度g和天体半径R.①由G＝mg得天体质量M＝.②天体密度：ρ＝＝＝.(2)借助外援法：测出卫星绕天体做匀速圆周运动的半径r和周期T.①由G＝m得天体的质量为M＝.②若已知天体的半径

7、R，则天体的密度ρ＝＝＝.③若卫星绕天体表面运行时，可认为轨道半径r等于天体半径R，则天体密度ρ＝，可见，只要测出卫星环绕天体表面运行的周期T，就可估算出中心天体的密度．【典题例析】　(多选)(2015·高考全国卷Ⅰ)我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行；然后经过一系列过程，在离月面4m高处做一次悬停(可认为是相对于月球静止)；最后关闭发动机，探测器自由下落．已知探测器的质量约为1.3×103kg，地球质量约为月球的81倍，地球半径约为月球的3.7倍，地球表面的重力加速度大小约

8、为9.8m/s2.则此探测器(　　)A．在着陆前的瞬间，速度大小约为8.9m/sB．悬停时受到的反冲作用力约为2×103NC．从离开近月圆轨道到着陆这段时间内，机械能守恒D．在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度[审题指导]　由月球和地球的质量、半径关系可求出月球表面的重力加速