第4章曲线运动万有引力与航天4万有引力与航天(与课件配套)

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1、【第4章曲线运动万有引力与航夭】第4课肘万有引力与航夭万有引力定律应用(II)相对论简介(I)考纲考情：5年29考开普勒定律(I)［基础梳理］O系统化梳理•练习化培优一、万有引力定律1.开普勒行星运动定律考基知识整合(1)开普勒笫一定律(2)开普勒第二定律所有行星绕太阳运动的轨道都是撞圆，太阳处在椭圆的一个焦点上.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.(?)开普勒第三定律式：〒一k.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俏都相等，表达2.万有引力定律⑴公式：G=6.67X10~11Nm2/kg2,叫引力常量.(2)公

2、式适用条件：此公式适用于质点间的相互作用.当两物体间的距离远远大于物体木身的大小时，物体可视为质点.均匀的球体可视为质点，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，•为球心到质点间的距离.二、宇宙速度1.第一宇宙速度⑴第一•宇宙速度乂叫环彎速度.叶.tnv~GMtn/r.推导过私为：ill加g=7~=r2得:GMv~R[gR=L9km/s.(2)第一宇宙速度是人造地球卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动时具冇的速度.(3)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.2.笫二宇宙速度(脱离速度)：s=1

3、1.2km/s,使物体挣脱輕引力束缚的最小发射速度.3.第三宇宙速度(逃逸速度)：s=16.7km/s,使物体挣脱左阻引力束缚的最小发射速度.三、相对论简介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)在经典力学屮，同一物理过程发牛的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系屮是相同的.2.相对论吋空观同一过程的位移和时I'可的测量与参考系有关，在不同的参考系111不同.3.经典力学有它的适用范围只适用于低速运动,不适用于高速运动;只适川于広观世界,不适用于微观世界.［小题快练］1.(2013-江苏高考)火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太

4、阳运行，根据开普勒行星运动定律可知()A.太阳位于木星运行轨道的中心B.火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等C.火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方D.和同时间内，火星与太阳连线扫过的血积等于木星与太阳连线扫过的血积［解析］太阳位于木星运行轨道的一个焦点上，A错误；不同的行星对应不同的运行轨道，运行速度大小也不相同，13错琨；同一行星与太阳连线在相等时间内扫过的面积才能相同，D错误；由开普勒第三定律得：等二歩，故等二身，C正确•/火/木/木厂木［答案］c2.-•名宇航员來到一个星球上，如果该星球的质量是地球质量的一半，它的直径也是地球总径

5、的一半，那么这名宇航员在该星球上所受的万冇引力大小是它在地球上所受万冇引力的()A.0.25倍B.0.5倍C.2.0倍D.4.0倍［解析］由FGMm2GM（）tn=2F览［答案］c1.一未知星体的质量是地球质屋的占直径是地球直径的魯，则一个质量为m的人在未知星体表面的重力为（己知地球表而处的重力加速度为g）（）A.16nigC.mgB•4mgD.mg4［解析］在星体表面处有舞=吨,因此未知星体表面的重力加速度为4g,所以该人在未知星体表面的重力为4/ng.［答案］B2.关于第一宇宙速度，下列说法正确的是（）A.它是人造地球卫星绕地球运行的最小速度B.它是近地圆

6、形轨道上人造地球卫星的运行速度C.它是使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度D.它是卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的速度［解析］根据e二岸，在所有绕地球做匀速圆周运动的卫星中，靠近地面运行的卫星，轨道半径最小，所以环绕速度最大，即第一宇宙速度是最大环绕速度，同时也是把一个物体发射成为卫星所必须具有的最小发射速度，所以选项A错误，选项B、C正确；当卫星在椭圆轨道上运动时，在近地点时，它的速度最大但与第一宇宙速度无直接关系，选项D错误・［答案］BC考向层级导学Q层阶式突破•针对性训练考向一犬体质量和密度的估算问题1.解决天体（卫星）运动问题的基本思路22⑴天体运动

7、的向心力来源/天体Z间的万有引力，即man=nr^=mco2r=nryr（2）在中心天体表血或附近运动时，万有引力近似等于重力，即舞=〃?g（g表示天体表血的重力加速度）.2.天体质最和密度的计算（1）利用天体表血的重力加速度g和天体半径R.由于6^=吨，故天体质量M=譽，犬体密度p=^=T^=^r-列A'（2）通过观察卫星绕犬体做匀速圆周运动的纱期厂和轨道半径r.£3①由万有引力等于向心力，即务”，得出中心天体质量M=詈古②若己知天体半径MM3兀/则天体的'卜均密度GfR3;③若天体的卫星在天体表面附近环绕天体运动，可认为其轨道半径厂等于天体半径从则天体密度

8、〃殊，可见，只要测出卫星环绕天体表面运