全優(yōu)課堂 物理·必修第二冊(人教版) 課件 第七章　萬有引力與宇宙航行

第七章萬有引力與宇宙航行①物理觀念：能了解萬有引力定律的內(nèi)涵，會計算人造衛(wèi)星的環(huán)繞速度，

知道第二宇宙速度和第三宇宙速度；能用萬有引力定律解釋一些天體運(yùn)動問題．形成與萬有引力定律相關(guān)的運(yùn)動與相互作用的觀念．②科學(xué)思維：能將一些熟悉的天體運(yùn)動抽象成勻速圓周運(yùn)動模型；能分析簡單的天體運(yùn)動問題，通過推理獲得結(jié)論；能用與萬有引力定律相關(guān)的理論解釋一些天體運(yùn)動現(xiàn)象；通過構(gòu)建模型，利用萬有引力與圓周運(yùn)動的理論知識，推算行星運(yùn)動的相關(guān)參量及中心天體的相關(guān)物理量．同時知道牛頓力學(xué)的局限性，初步了解相對論時空觀．③科學(xué)探究：知道卡文迪什實驗的重要性，并能提出問題；能體會卡文迪什扭秤實驗方案設(shè)計的巧妙之處，能感受到科學(xué)定律的預(yù)測作用；能認(rèn)識到測定物理常量在科學(xué)研究中的重要性；能與同學(xué)交流．④科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：能認(rèn)識發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程及重要意義，認(rèn)識科學(xué)定律對人類探索未知世界的作用；知道科學(xué)包含大膽的想象和創(chuàng)新；有探索太空、了解太空的興趣，能為牛頓力學(xué)對航天技術(shù)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)而感到振奮．本章重點①開普勒三定律；②萬有引力定律及其應(yīng)用；③第一宇宙速度；④天體質(zhì)量及密度的計算；⑤人造衛(wèi)星的運(yùn)行．本章難點①天體運(yùn)行時各物理量與運(yùn)動半徑的關(guān)系；②對三個宇宙速度的理解；③人造衛(wèi)星的變軌；④雙星問題．1行星的運(yùn)動

1.知道天體運(yùn)動中的地心說和日心說兩種觀點．2.知道開普勒三個定律的內(nèi)容．3.學(xué)會應(yīng)用開普勒定律分析天體運(yùn)動問題．課前·自主預(yù)習(xí)1．地心說認(rèn)為______是宇宙的中心，是__________的，太陽、月球以及其他星球都繞________運(yùn)動．代表人物是古希臘天文學(xué)家托勒密．2．日心說認(rèn)為__________是靜止不動的，地球和其他行星都繞________運(yùn)動．代表人物是16世紀(jì)波蘭天文學(xué)家哥白尼．兩種學(xué)說的對立地球靜止不動地球太陽太陽開普勒行星運(yùn)動定律定律內(nèi)容公式或圖示開普勒第一定律(軌道定律)所有行星繞太陽運(yùn)動的軌道都是________，太陽處在橢圓的一個______上開普勒第二定律(面積定律)對任意一個行星來說，它與太陽的連線在____________內(nèi)掃過的___________橢圓焦點相等的時間面積相等定律內(nèi)容公式或圖示開普勒第三定律(周期定律)所有行星軌道的____________的三次方跟它的_________的二次方的比值都______公式：______＝k，k是一個對所有行星都______的常量半長軸公轉(zhuǎn)周期相等相同課堂·重難探究開普勒定律的理解2．開普勒行星運(yùn)動定律是總結(jié)行星運(yùn)動的觀測結(jié)果而得到的規(guī)律．它們中的每一條都是經(jīng)驗定律，都是從觀測行星運(yùn)動所取得的資料中總結(jié)出來的．3．開普勒三定律是對行星繞太陽運(yùn)動的總結(jié)，實踐表明開普勒三定律也適用于其他天體的運(yùn)動，如月球繞地球的運(yùn)動，衛(wèi)星(或人造衛(wèi)星)繞行星的運(yùn)動．例1

(多選)(2023年廣州培英中學(xué)期中)關(guān)于開普勒行星運(yùn)動定律，下列說法正確的是 (

)A．若圖中兩陰影部分行星運(yùn)動時間相等，則右側(cè)面積大于左側(cè)面積B．所有行星繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上【答案】BC變式1

(2024年長沙名校聯(lián)考)自遠(yuǎn)古以來，當(dāng)人們仰望星空時，天空中壯麗璀璨的景象便吸引了人們的注意．智慧的頭腦開始探索星體運(yùn)動的奧秘，其中德國天文學(xué)家開普勒做出了卓絕的貢獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動的三大定律，下列關(guān)于這三大定律的說法正確的是 (

)A．太陽系中所有行星的公轉(zhuǎn)周期與行星的軌道半長軸的三次方成正比B．太陽系中所有行星軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比都相等C．木星、地球和太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過的面積相等D．所有行星繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的中心【答案】B1．為了簡化運(yùn)算，一般把天體運(yùn)動當(dāng)成勻速圓周運(yùn)動來研究，此時橢圓的半長軸近似為圓周的半徑．開普勒行星定律的應(yīng)用A．k與a和T均無關(guān) B．k與a3成正比C．k與T2的成反比 D．k是一個與行星質(zhì)量有關(guān)的常量【答案】A變式2

(2024年廣西測試)我國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心在2022年將“夸父一號”衛(wèi)星送入半徑為r1的晨昏軌道；2023年又將“星池一號A星”送入半徑為r2的晨昏軌道(r1>r2)，“夸父一號”與“星池一號A星”在繞地球運(yùn)行中，周期之比為 (

)A．1∶1

B．r1∶r2【答案】C(1)開普勒定律不僅適用于行星，也適用于衛(wèi)星或其他天體運(yùn)動．(2)將兩顆衛(wèi)星的運(yùn)動看作圓周運(yùn)動，應(yīng)用圓周運(yùn)動規(guī)律和開普勒第三定律相結(jié)合，就可以分析此類題型．小練·隨堂鞏固1．下列說法不正確的是 (

)A．托勒密和哥白尼都建立了物理模型來分析行星運(yùn)動，對后人產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響B(tài)．第谷經(jīng)過二十年觀察，詳細(xì)記錄了行星的位置和時間C．開普勒通過分析第谷的數(shù)據(jù)，得出了行星運(yùn)動的規(guī)律D．開普勒分析伽利略的實驗數(shù)據(jù)，得出行星運(yùn)動規(guī)律【答案】D【解析】托勒密和哥白尼都建立了物理模型來分析行星運(yùn)動，對后人產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，A不符合題意；第谷經(jīng)過二十年觀察，詳細(xì)記錄了行星的位置和時間，B不符合題意；開普勒通過分析第谷的數(shù)據(jù)，得出了行星運(yùn)動的規(guī)律，D符合題意，C不符合題意．故選D.2．(2023年廣州科學(xué)城中學(xué)期中)開普勒定律指出，行星繞太陽運(yùn)行的軌道都是橢圓．太陽與這些橢圓的關(guān)系是 (

)A．太陽處在所有橢圓的中心上B．在相等時間內(nèi)，太陽與每一顆行星的連線掃過相等的面積C．所有行星軌道半長軸的三次方與公轉(zhuǎn)周期二次方的比值都相等，且該比值與太陽無關(guān)D．所有行星軌道半長軸的三次方與公轉(zhuǎn)周期二次方的比值都相等，且該比值與行星無關(guān)【答案】D【解析】根據(jù)開普勒第一定律，所有行星繞太陽的軌道都是橢圓，太陽在橢圓的一個焦點上，不是橢圓的中心，A錯誤；根據(jù)開普勒第二定律，行星和太陽的連線在相等的時間間隔內(nèi)掃過相等的面積，此定律針對的是同一橢圓軌道，B錯誤；根據(jù)開普勒第三定律，所有行星軌道半長軸的三次方與公轉(zhuǎn)周期二次方的比值都相等，此比值由中心天體太陽決定，與環(huán)繞天體行星無關(guān)，C錯誤，D正確．3．(2024年西安期中)如圖所示，是行星m繞恒星M運(yùn)動情況的示意圖，下列說法正確的是 (

)A．速度最大的點是B點B．速度最小的點是C點C．行星

m從A到B做減速運(yùn)動D．行星

m從B到A做減速運(yùn)動【答案】C【解析】由開普勒第二定律知vAaAM＝vBaBM，又橢圓軌道上aAM最小，aBM最大，故vA最大，vB最小，即“近恒星M的點”處v最大，“遠(yuǎn)恒星M的點”處v最小，C正確．4．(2024年江門一中檢測)2022年9月11日晚，月亮與木星相伴出現(xiàn)在夜空，上演了星月爭輝的浪漫天象．關(guān)于天體運(yùn)動，下列說法正確的是 (

)A．木星與月亮均繞地球轉(zhuǎn)動B．地球和木星繞太陽運(yùn)動的半長軸立方與周期平方之比不相同C．月亮繞地球和木星繞太陽的半長軸立方與周期平方之比不相同D．木星運(yùn)行的方向始終與它和太陽的連線垂直【答案】C【解析】木星繞太陽轉(zhuǎn)動，月亮繞地球轉(zhuǎn)動，A錯誤；地球和木星均繞太陽轉(zhuǎn)動，根據(jù)開普勒第三定律，地球和木星繞太陽運(yùn)動的半長軸立方與周期平方之比相同，B錯誤；木星繞太陽轉(zhuǎn)動，月亮繞地球轉(zhuǎn)動，兩者中心天體不同，則月亮繞地球和木星繞太陽的半長軸立方與周期平方之比不相同，C正確；木星繞太陽沿橢圓軌道運(yùn)動，則木星運(yùn)行的方向不是始終與它和太陽的連線垂直，D錯誤．5．為了探測引力波，“天琴計劃”預(yù)計發(fā)射地球衛(wèi)星P，其軌道半徑約為地球半徑的16倍．另一地球衛(wèi)星Q的軌道半徑約為地球半徑的4倍．P與Q的周期之比約為 (

)A．2∶1

B．4∶1

C．8∶1

D．16∶1【答案】C課后·提升訓(xùn)練第七章萬有引力與宇宙航行2萬有引力定律

1.知道萬有引力定律的內(nèi)容、公式和適用條件．2.知道引力常量的數(shù)值、單位．3.會應(yīng)用萬有引力定律計算物體間的引力．課前·自主預(yù)習(xí)1．行星運(yùn)動行星繞太陽的運(yùn)動可以看作______________，向心力為F＝____．行星與太陽間的引力勻速圓周運(yùn)動2．公式推導(dǎo)測得行星公轉(zhuǎn)周期T，則3．月—地檢驗(1)地球與月球間的作用力和太陽與行星間的作用力是_________．(2)地面物體所受地球的引力與太陽和行星間的引力也是________．同一種力同一種力1．含義自然界中__________________都相互吸引，引力的方向在它們的____________，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的__________成正比，與它們之間距離r的__________成反比．萬有引力定律任何兩個物體連線上乘積二次方2．公式F＝____________．3．引力常量G1789年，英國物理學(xué)家__________在實驗室利用扭秤裝置較準(zhǔn)確地得出了G的數(shù)值．G＝______________________.卡文迪什6.67×10-11N·m2/kg2課堂·重難探究1．萬有引力定律的建立萬有引力的建立和理解2．對萬有引力定律的理解(1)普遍性：宇宙間任何兩個有質(zhì)量的物體之間都存在著相互吸引的力．(2)相互性：兩個有質(zhì)量的物體之間的萬有引力是一對作用力和反作用力．(3)宏觀性：地面上的一般物體之間的萬有引力比較小，與其他力比較可忽略不計，但在質(zhì)量巨大的天體之間或天體與其附近的物體之間，萬有引力起著決定性作用．(4)適用條件①兩個質(zhì)點間的相互作用．②一個均勻球體與球外一個質(zhì)點間的相互作用，r為球心到質(zhì)點的距離．③兩個質(zhì)量均勻的球體間的相互作用，r為兩球心間的距離．A．公式中G是引力常量，它是由實驗得出的，而不是人為規(guī)定的B．當(dāng)兩個物體間的距離r趨于零時，萬有引力趨于無窮大C．m1和m2所受引力大小總是相等的D．兩個物體間的引力總是大小相等、方向相反，是一對平衡力【答案】AC【解析】引力常量G是英國物理學(xué)家卡文迪什用扭秤實驗測定的，A正確；若兩個物體間的距離r趨于零，兩個物體不能被看成質(zhì)點，其萬有引力不能由公式求解，B錯誤；兩個物體間的萬有引力是一對作用力與反作用力，它們總是大小相等，方向相反，作用在兩個物體上，C正確，D錯誤．變式1如圖所示，兩球間的距離為r，兩球的質(zhì)量分布均勻，質(zhì)量大小分別為m1、

m2，半徑大小分別為r1、r2，則兩球間的萬有引力大小為 (

)【答案】C【答案】C1．在地球上不同的緯度，萬有引力和重力的關(guān)系不同(地球質(zhì)量用

M表示，物體質(zhì)量用

m表示):萬有引力和重力的關(guān)系(1)航天員在火星表面上受到的重力是多少？(2)若航天員在地球表面能跳1.5m高，那他在火星表面能跳多高？變式3

如果物體在地球表面處的重力為G，則該物體在離地面高度等于地球半徑處的重力為 (

)【答案】C小練·隨堂鞏固【答案】B2．(2024年云南保山期中)下列關(guān)于萬有引力和萬有引力定律的理解正確的是 (

)A．不能看成質(zhì)點的兩物體間不存在相互作用的引力【答案】C3．(多選)(2024年耒陽一中期中)《夸父逐日》最早出自《山海經(jīng)·海外北經(jīng)》，反映了古代先民與自然災(zāi)害做斗爭的意志．若夸父“逐日”的足跡遍及全球，且未離開地面，則對于夸父“逐日”的過程，下列說法正確的是

(

)A．夸父所受的重力豎直向下B．夸父在赤道時所受的重力最大C．夸父所受的重力和萬有引力始終相等D．夸父在兩極時隨地球轉(zhuǎn)動所需的向心力最小【答案】AD【解析】地面所有物體所受地球的萬有引力，按其作用效果分為重力和向心力，向心力使物體隨地球一起繞地軸自轉(zhuǎn)，所以說重力是地球?qū)ξ矬w的萬有引力的一個分力，方向豎直向下．萬有引力、重力和向心力三個力遵循力的平行四邊形定則，萬有引力的方向指向地心，物體由赤道向兩極移動時，萬有引力大小不變，向心力減小，重力增大，當(dāng)物體到達(dá)兩極時，其所受的重力等于萬有引力．4．已知地球質(zhì)量為M，半徑為R，引力常量為G.質(zhì)量為m的導(dǎo)彈被發(fā)射到離地面高度為h時，受到地球的萬有引力大小為 (

)【答案】A5．(2024年保定期中)一飛船圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動，其離地面的高度為H，若已知地球表面重力加速度為g，地球半徑為R.則飛船所在處的重力加速度大小為 (

)【答案】C課后·提升訓(xùn)練第七章萬有引力與宇宙航行3萬有引力理論的成就

1.學(xué)會應(yīng)用萬有引力定律“稱量”地球質(zhì)量、計算太陽質(zhì)量、估算天體密度等．2.知道海王星的發(fā)現(xiàn)過程，了解哈雷彗星的“按時回歸”的原因．課前·自主預(yù)習(xí)1．含義若不考慮地球自轉(zhuǎn)影響，地面上的物體，所受的重力等于地球?qū)ξ矬w的________．2．公式“稱量”地球的質(zhì)量引力計算天體的質(zhì)量1．已知天體的軌道推算18世紀(jì)，人們觀測到太陽系第七顆行星——天王星的軌道和用_______________計算出來的軌道有一些偏差．2．未知天體的發(fā)現(xiàn)根據(jù)已發(fā)現(xiàn)的天體的運(yùn)行軌道并結(jié)合萬有引力定律推算出未知天體的______，如海王星、冥王星就是這樣發(fā)現(xiàn)的．發(fā)現(xiàn)未知天體和預(yù)言哈雷彗星回歸萬有引力定律軌道3．應(yīng)用于彗星英國天文學(xué)家哈雷根據(jù)萬有引力定律計算彗星的______，成功預(yù)言了彗星的______．4．成就__________的發(fā)現(xiàn)和__________的“按時回歸”確定了萬有引力定律的地位．軌道回歸海王星哈雷彗星課堂·重難探究計算中心天體質(zhì)量的兩種方法1．重力加速度法天體質(zhì)量的計算(2)說明：g為天體表面的重力加速度．未知星球表面的重力加速度通常這樣給出：讓小球做自由落體、平拋、豎直上拋等運(yùn)動，從而計算出該星球表面的重力加速度．2．“衛(wèi)星”環(huán)繞法例1

金星是太陽系的八大行星中從太陽向外的第二顆行星，在中國古代稱為太白、長庚或大囂．如果金星的公轉(zhuǎn)周期為T，自轉(zhuǎn)周期為T′，半徑為R，金星到太陽的距離為r，引力常量為G，則 (

)【答案】C變式1

(多選)物理學(xué)家卡文迪什測出了引力常量G，因此卡文迪什被人們稱為“能稱出地球質(zhì)量的人”．若已知引力常量G，地球表面處的重力加速度g，地球半徑R，地球上一個晝夜的時間T1(地球自轉(zhuǎn)周期)，一年的時間T2(地球公轉(zhuǎn)周期)，地球中心到月球中心的距離L1，地球中心到太陽中心的距離L2，可以計算出 (

)【答案】AB天體密度的計算【答案】AD變式2

(多選)(2024年湖北七校聯(lián)考)航天器登陸某星球(可視為質(zhì)量分布均勻的球體)的過程中，測得航天器在該星球表面附近做勻速圓周運(yùn)動的周期為T，著陸后用測力計測得質(zhì)量為m的砝碼重力為F，已知引力常量為G.忽略星球自轉(zhuǎn)影響，以下說法正確的是 (

)【答案】BD小練·隨堂鞏固1．在物理學(xué)史中，利用“扭秤實驗”測出萬有引力常量，并且被稱為“稱量地球質(zhì)量”的物理學(xué)家是 (

)A．第谷 B．開普勒C．牛頓 D．卡文迪什【答案】D【解析】第谷是最后一位也是最偉大的用肉眼觀測的天文學(xué)家，開普勒在第谷工作的基礎(chǔ)上，提出了開普勒三大定律；牛頓提出了萬有引力定律，但是沒有測出引力常量，所以沒有用萬有引力定律計算出地球的質(zhì)量．利用“扭秤實驗”測出引力常量，并且被稱為“稱量地球質(zhì)量”的物理學(xué)家是卡文迪什，A、B、C錯誤，D正確．2．將地球看成一個半徑為R的圓球，在北極用彈簧秤將一個物體豎直懸掛，物體靜止時，彈簧秤彈力大小為F1；在赤道，用彈簧測力計將同一物體豎直懸掛，物體靜止時，彈簧測力計彈力大小為F2.已知地球自轉(zhuǎn)周期為T，則該物體的質(zhì)量為 (

)【答案】C【答案】A4．一衛(wèi)星繞某一行星表面附近做勻速圓周運(yùn)動，其線速度大小為v.假設(shè)航天員在該行星表面上用彈簧測力計測量一質(zhì)量為m的物體重力，物體靜止時，彈簧測力計的示數(shù)為N，已知引力常量為G，則這顆行星的質(zhì)量為 (

)【答案】B【答案】C6．為了研究太陽演化進(jìn)程，需知道目前太陽的質(zhì)量M.已知地球半徑R＝6.4×106m，地球質(zhì)量m＝6×1024kg，太陽與地球中心的距離r＝1.5×1011m，地球公轉(zhuǎn)周期為一年，地球表面處的重力加速度g取10m/s2，試估算目前太陽的質(zhì)量．(保留2位有效數(shù)字，引力常量未知)課后·提升訓(xùn)練第七章萬有引力與宇宙航行4宇宙航行

1.知道三個宇宙速度的含義，會推導(dǎo)第一宇宙速度．2.了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識，掌握人造衛(wèi)星的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系．3.了解人類對太空探索的歷程及我國衛(wèi)星發(fā)射的情況．課前·自主預(yù)習(xí)宇宙速度分類數(shù)值意義第一宇宙速度____km/s(1)衛(wèi)星環(huán)繞地球表面運(yùn)行的速度，也是繞地球做勻速圓周運(yùn)動的______速度(2)使衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動的______地面發(fā)射速度第二宇宙速度____km/s使衛(wèi)星掙脫______引力束縛的______地面發(fā)射速度第三宇宙速度____km/s使衛(wèi)星掙脫______引力束縛的______地面發(fā)射速度7.9最大最小11.2地球最小16.7太陽最小1．________年10月4日，世界上第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功．2．________年4月24日，我國第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”發(fā)射成功．為我國航天事業(yè)作出特殊貢獻(xiàn)的科學(xué)家__________被譽(yù)為“中國航天之父”．3．地球同步衛(wèi)星：(1)位于________上方，高度約為__________km.(2)相對地面______，周期與__________周期相同．人造地球衛(wèi)星19571970錢學(xué)森赤道36000靜止地球自轉(zhuǎn)1．1961年4月12日，蘇聯(lián)航天員________乘坐“東方一號”載人飛船首次成功進(jìn)入太空．2．1969年7月美國“阿波羅11號”登上________.3．2003年10月15日我國航天員________踏入太空．4．2013年6月，“神舟十號”分別完成與“天宮一號”的手動和自動交會________．載人航天與太空探索加加林月球楊利偉對接5．2017年4月20日，我國又發(fā)射了貨運(yùn)飛船“天舟一號”，入軌后與“天宮二號”空間站進(jìn)行自動交會對接、自主快速交會對接等3次交會對接及多項實驗．6．2021年5月15日7時18分，“天問一號”著陸巡視器成功著陸于火星的“烏托邦”平原南部預(yù)選著陸區(qū)，我國首次火星探測任務(wù)取得圓滿成功．課堂·重難探究1．第一宇宙速度有“三層含意”，以地球為例，分別是①第一宇宙速度是在地球上發(fā)射人造地球衛(wèi)星所需的最小發(fā)射速度；②第一宇宙速度是衛(wèi)星環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動的最大速度，數(shù)值為7.9km/s.第一宇宙速度也是指人造衛(wèi)星近地環(huán)繞速度．三個宇宙速度的理解2．第一宇宙速度是發(fā)射的最小速度．當(dāng)發(fā)射速度為7.9km/s(第一宇宙速度)時，物體恰好環(huán)繞地球表面運(yùn)行，成為地球的近地衛(wèi)星．若發(fā)射速度v＞7.9km/s，則有三種情形：一是仍繞地球運(yùn)行，軌跡是橢圓(7.9km/s＜v＜11.2km/s)；二是脫離地球的吸引而繞太陽運(yùn)行(11.2km/s＜v＜16.7km/s)；三是脫離太陽吸引而成為自由的天體(v＞16.7km/s).若發(fā)射速度v＜7.9km/s，則被發(fā)射的物體不可能成為繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星．第一宇宙速度是環(huán)繞的最大速度，其他的人造天體繞地球運(yùn)行的速度，都比這一速度要?。?

關(guān)于第一宇宙速度，下列說法正確的是 (

)A．第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星環(huán)繞運(yùn)行的最小速度B．第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星環(huán)繞地球做圓周運(yùn)動的最大速度C．第一宇宙速度是地球同步衛(wèi)星環(huán)繞運(yùn)行的速度D．不同行星的第一宇宙速度都是相同的【答案】B變式1

(多選)(2023年佛山期中)如圖所示，牛頓在思考萬有引力定律時就曾設(shè)想，把物體從高山上O點以不同的速度v水平拋出，速度一次比一次大，落地點也就一次比一次遠(yuǎn)．如果速度足夠大，物體就不再落回地面，它將繞地球運(yùn)動，成為人造地球衛(wèi)星，則下列說法正確的是

(

)A．以v<7.9km/s的速度拋出的物體可能落在A點B．以v<7.9km/s的速度拋出的物體將沿B軌道運(yùn)動C．以7.9km/s<v<11.2km/s的速度拋出的物體可能沿C軌道運(yùn)動D．以11.2km/s<v<16.7km/s的速度拋出的物體可能沿C軌道運(yùn)動【答案】AC【解析】物體拋出速度v<7.9km/s時必落回地面，物體拋出速度v＝7.9km/s時，物體剛好能不落回地面，繞地球做圓周運(yùn)動，A正確，B錯誤；當(dāng)物體拋出速度7.9km/s<v<11.2km/s時，物體在拋出點做離心運(yùn)動，但物體不能脫離地球引力束縛，故物體做橢圓運(yùn)動，可能沿C軌道運(yùn)動，C正確；當(dāng)物體拋出速度v>11.2km/s時，物體會脫離地球引力束縛，不可能沿C軌道運(yùn)動，D錯誤．7.9km/s是地球的第一宇宙速度，實際上不同的天體都有自己的第一宇宙速度．求法與地球上的相同．第一宇宙速度的計算例2若取地球的第一宇宙速度為8km/s，某行星的質(zhì)量是地球質(zhì)量的6倍，半徑是地球的1.5倍，這顆行星的第一宇宙速度約為 (

)A．2km/s

B．4km/sC．16km/s

D．32km/s【答案】CA．0.4km/s

B．1.8km/sC．11km/s

D．36km/s【答案】B小練·隨堂鞏固1．(多選)(2023年江門外海中學(xué)期中)關(guān)于地球的第一宇宙速度，下列說法正確的是 (

)A．它是人造地球衛(wèi)星在近地圓軌道繞地球運(yùn)行的最大速度B．它是人造地球衛(wèi)星在同步圓軌道繞地球運(yùn)行的速度C．第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星的最小運(yùn)行速度D．第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度【答案】AD【解析】第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動的最小發(fā)射速度，也是繞地球運(yùn)動衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，A、D正確．2．(2024年中山一中月考)如圖所示，衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)使人們可以更順利地到達(dá)目的地．我國“北斗三號”導(dǎo)航系統(tǒng)的收官之星是地球靜止軌道衛(wèi)星，其軌道半徑約為地球半徑的7倍，則該地球靜止軌道衛(wèi)星

(

)A．發(fā)射速度一定大于11.2km/sB．線速度一定小于7.9km/sC．軌道可能是橢圓D．可以經(jīng)過蘇州正上空【答案】B3．(2023年中山一中段考)如圖所示，在1687年出版的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中，牛頓曾設(shè)想在高山上水平拋出物體，若速度一次比一次大，落點就一次比一次遠(yuǎn)．當(dāng)速度足夠大時，物體就不會落回地面而成為人造衛(wèi)星了，這個足夠大的速度至少為(不計空氣阻力) (

)A．0.34km/s

B．7.9km/sC．11.2km/s

D．16.7km/s【答案】B【解析】當(dāng)物體的速度大到所需向心力恰好等于地球的引力時，物體就不會落回地面而成為了人造衛(wèi)星，這個足夠大的速度就是地球的第一宇宙速度，大小至少為7.9km/s，A、C、D錯誤，B正確．4．已知某行星的質(zhì)量是地球質(zhì)量的1.5倍，半徑是地球半徑的6倍，則此行星的第一宇宙速度約為(取地球的第一宇宙速度v1＝7.9km/s) (

)A．31.6km/s

B．15.8km/sC．3.95km/s

D．1.98km/s【答案】C5．某行星的半徑為R，表面的重力加速度為g，則此行星的第一宇宙速度為 (

)【答案】A6．2023年10月26日“神舟十七號”飛船發(fā)射成功，飛船與空間站對接前在距地面高度為h的軌道上做勻速圓周運(yùn)動．已知地球的半徑為R，地球表面重力加速度為g，引力常量為G.求：(1)飛船在軌運(yùn)行的加速度大小a；(2)飛船在軌運(yùn)行的角速度大小ω.課后·提升訓(xùn)練第七章萬有引力與宇宙航行5相對論時空觀與牛頓力學(xué)的局限性

1.知道光速不變原理，了解相對論的時間延緩效應(yīng)和長度收縮效應(yīng)．2.知道牛頓力學(xué)的成就和局限性，了解物理學(xué)發(fā)展的歷史．課前·自主預(yù)習(xí)1．牛頓力學(xué)時空觀河水相對岸的速度為v水岸，船相對水的速度為v船水，則船相對岸的速度為____________________．相對論時空觀v船岸＝v船水＋v水岸2．相對論時空觀(1)光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性參考系中大小都是________的．(2)時間延緩效應(yīng)：相對于地面以v運(yùn)動的慣性參考系上的人觀察到與其一起運(yùn)動的物體完成某個動作的時間間隔為Δτ，而地面上的人觀察到該物體在同一地點完成這個動作的時間間隔為Δt，則Δt＝_________.(3)長度收縮效應(yīng)：與桿相對靜止的人測得桿長是l0，沿著桿的方向以v相對桿運(yùn)動的人測得桿長是l，則l＝____________.相同1．牛頓力學(xué)的成就：從地面上物體的運(yùn)動到天體的運(yùn)動，都服從__________的規(guī)律．2．牛頓力學(xué)的局限性：牛頓力學(xué)適用于______、________的物體而不適用于______、高速的物體．牛頓力學(xué)的成就與局限性牛頓力學(xué)宏觀低速微觀課堂·重難探究例1如圖所示，一同學(xué)在教室上課，教室的長度為9m，教室中間位置有一光源．有一飛行器從前向后高速通過教室外側(cè)，已知光速為c、飛行器中的飛行員認(rèn)為 (

)A．教室中的時鐘變快B．教室的長度大于9mC．從光源發(fā)出的光先到達(dá)教室后壁D．光源發(fā)出的光，向后的速度小于c相對論時空觀【答案】C【解析】根據(jù)愛因斯坦的相對論，可知飛行器中的飛行員認(rèn)為看到教室中的時鐘變慢，教室的長度變短，即長度小于9m，A、B錯誤；教室中的人認(rèn)為，光向前向后傳播的速度相等，光源在教室中央，光同時到達(dá)前后兩壁．飛行器中的飛行員是一個慣性系，光向前向后傳播的速度相等，向后壁傳播的路程短些，到達(dá)后壁的時刻早些，C正確．根據(jù)光速不變原理，不論光源與觀察者之間做怎樣的相對運(yùn)動，光速都是一樣的，D錯誤．變式1

(多選)接近光速飛行的飛船和地球上各有一個相同的銫原子鐘，飛船和地球上的人觀測這兩個鐘的快慢，下列說法正確的有

(

)A．飛船上的人觀測到飛船上的鐘較快B．飛船上的人觀測到飛船上的鐘較慢C．地球上的人觀測到地球上的鐘較快D．地球上的人觀測到地球上的鐘較慢【答案】AC【解析】由狹義相對論的“鐘慢效應(yīng)”原理可知，飛船上的人觀測到地球上的鐘比飛船上慢，地球上的人觀測到飛船上的鐘比地球上慢，A、C正確，B、D錯誤．1．經(jīng)典力學(xué)規(guī)律只在慣性參考系中成立——經(jīng)典力學(xué)規(guī)律只能用于宏觀、低速(v?c)的情形，且只在慣性參考系中成立．2．經(jīng)典力學(xué)不適用于微觀領(lǐng)域中能量不連續(xù)的運(yùn)動．經(jīng)典力學(xué)(牛頓力學(xué))的適用范圍例2

(多選)如圖甲所示，質(zhì)子束被加速到接近光速；如圖乙所示，中子星是質(zhì)量、密度非常大的星體．下列說法正確的是 (

)A．牛頓力學(xué)適用于質(zhì)子束的運(yùn)動規(guī)律B．牛頓力學(xué)不適用于質(zhì)子束的運(yùn)動規(guī)律C．牛頓力學(xué)適用于中子星的引力規(guī)律D．牛頓力學(xué)不適用于中子星的引力規(guī)律【答案】BD【解析】牛頓力學(xué)適用于宏觀、低速物體的運(yùn)動規(guī)律，不適用于質(zhì)子束的運(yùn)動規(guī)律，也不適用于中子星的引力規(guī)律，B、D正確．變式2以下說法正確的是 (

)A．經(jīng)典力學(xué)理論普遍適用，大到天體，小到微觀粒子B．相對論與量子力學(xué)否定了經(jīng)典力學(xué)理論C．在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量隨運(yùn)動狀態(tài)而改變D．經(jīng)典力學(xué)理論具有一定的局限性【答案】D【解析】經(jīng)典力學(xué)理論適用于宏觀物體，不適用微觀粒子，A錯誤；相對論并沒有否定經(jīng)典力學(xué)，而是在其基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，有各自成立范圍，B錯誤；在相對論中，物體的質(zhì)量隨運(yùn)動狀態(tài)而改變，在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量與運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，C錯誤；經(jīng)典力學(xué)理論具有一定的局限性，對高速微觀粒子不適用，D正確．小練·隨堂鞏固1．據(jù)2023年6月30日消息，包括我國科學(xué)家在內(nèi)的團(tuán)隊找到了宇宙背景引力波的新證據(jù)．物理學(xué)史上許多物理學(xué)家的科學(xué)研究推動了人類文明的進(jìn)程，關(guān)于相對論時空觀與牛頓力學(xué)的局限性，下列說法正確的是 (

)A．經(jīng)典力學(xué)能夠說明微觀粒子的規(guī)律性，仍能適用于宏觀物體的高速運(yùn)