2018版高考物理配套文档：第四章 第4讲 万有引力与航天 Word版含解析

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一、开普勒行星运动三定律
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(又叫周期定律)：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．
[深度思考] 判断下列说法是否正确．
(1)开普勒定律只适用于行星绕太阳的运动，不适用于卫星绕地球的运动．( × )
(2)行星离太阳较近时，运动速率比较快，行星离太阳比较远时运动速率比较慢．( √ )
(3)离太阳越远的行星，周期越长．( √ )
二、万有引力定律
1．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．
2．万有引力定律的表达式为F＝Geq \f(m1m2,r2).
3．适用条件：万有引力定律的公式只适用于计算质点间的相互作用．
4．引力常量是由英国物理学家卡文迪许利用扭称装置测得的，G＝6.67×10－11 N·m2/kg2.
三、万有引力理论的成就
1．预言未知星体
英国的亚当斯和法国的勒维耶，根据天王星的观测资料，各自独立地利用万有引力定律计算出天王星轨道外面“新”行星的轨道．德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了海王星．
2．计算天体质量
天体质量的计算一般有两条思路：
(1)中心天体对卫星的万有引力提供卫星所需的向心力．以计算地球质量为例，若已知月球绕地球运动的周期T和半径r，则根据eq \f(GMm,r2)＝m(eq \f(2π,T))2r，得M＝eq \f(4π2r3,GT2).
(2)地面(或某行星表面)的物体的重力近似等于物体所受的万有引力．若已知地球半径R和地球表面的重力加速度g，由mg＝eq \f(GMm,R2)得M＝eq \f(gR2,G).
[深度思考] 当两个物体间的距离趋近于0时，万有引力趋近于无穷大吗？为什么？
答案 不是，此时两个物体不能看成质点了．
四、宇宙航行
1．第一宇宙速度是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，大小为7.9 km/s，第一宇宙速度是卫星最大的环绕速度，也是发射卫星的最小发射速度．
2．第二宇宙速度是指将卫星发射出去，挣脱地球的束缚所需要的最小发射速度，其大小为11.2 km/s.
3．第三宇宙速度是指使发射出去的卫星挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外所需要的最小发射速度，其大小为16.7 km/s.
五、经典力学的局限性
1．在经典力学中，物体的质量是不变的，而狭义相对论指出，质量要随着物体运动速度的增大而增大，即m＝eq \f(m0,\r(1－\f(v2,c2)))，两者在低速的条件下是统一的．
2．经典力学认为位移和时间的测量与参考系无关，相对论认为，同一过程的位移和时间的测量与参考系有关．
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．
4．当物体的运动速度远小于光速c(3×108 m/s)时，相对论物理学与经典物理学的结论没有区别．
1．(2016·资阳期末)关于开普勒对行星运动规律的认识，下列说法正确的是( )
A．所有行星绕太阳的运动都是匀速圆周运动
B．所有行星以相同的速率绕太阳做椭圆运动
C．对于每一个行星在近日点时的速率均大于它在远日点的速率
D．所有行星轨道的半长轴的二次方与公转周期的三次方的比值都相同
答案 C
2．(多选)关于开普勒行星运动的公式eq \f(R3,T2)＝k，以下理解正确的是( )
A．k是一个与行星无关的量
B．若地球绕太阳运动轨道的半长轴为R地，周期为T地；月球绕地球运动轨道的半长轴为R月，周期为T月，则eq \f(R\\al( 3,地),T\\al( 2,地))＝eq \f(R\\al( 3,月),T\\al( 2,月))
C．T表示行星运动的自转周期
D．T表示行星运动的公转周期
答案 AD
3．下面叙述的力，属于万有引力的是( )
A．马拉车的力
B．月球对登月舱的吸引力
C．钢绳吊起重物，重物对钢绳的拉力
D．地磁场对指南针的吸引力
答案 B
4．卡文迪许利用扭秤实验测量的物理量是( )
A．地球的半径 B．太阳的质量
C．地球到太阳的距离 D．引力常量
答案 D
5．2012年10月25日，我国再次成功将一颗北斗导航卫星发射升空，并送入绕地球的椭圆轨道．该卫星发射速度v大小的范围是( )
A．v