2020年广东省高中物理学业水平测试第5章万有引力定律经典力学的成就与局限教案含解析60

1、- 1 -万有引力定律 经典力学的成就与局限考痢展示考纲汇总备考指寻2014201520162017201S2019万有引力定律及其应用5TTT忙iTTgi.T”TflT. g6J对于前两f考点，要灵活运 用万有引力定律公式磚1R-i=m =i? = m-R :能区别出公式中物理量的 槪念.并得出某个物理鱼的 表达武， 在计算中勿忘记黄I金代换会式用查星球卫星 的题目特别要注重地球同 涉卫杲的特点；对于三牛宇 雷連度的数值、慨念特别1是第一宇宙速度的计算模i囉.要非常勲悉一第三个苦 点，简单识记教材中所描述 的经與力学的适用范围和i局限性， 能轻松解决考题.:环绕遠度、第1二宇宙連度*第三宇宙

2、速度(ITtrT 35T4|1经典力学的I适用范围和局限性(1)T7T T T % Li *TM14考点C5整合突破= KAGDIANZHENGHETUPO=-=-i=-=基础知识填充1 开普勒行星运动定律第一定律(轨道定律)：所有太阳系中的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，土阳处在 椭圆的一个焦点上.(2) 第二定律(面积定律)：对于任意一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫 过相等的面积.(3) 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R3都相等，即三=k.比值k是一个与行星无关的常量.2 .万有引力定律(1) 自然界中任何两个物体都相互吸引，弓I

3、力的大小与物体的质量的乘积成正比，与它们 之间距离的平方成反比.(2) 万有引力定律公式：F=GTT.(3) 万有引力定律适用于一切物体，但用公式计算时，注意有一定的适用条件：万有引力定律及其应用- 2 -1公式适用于质点间的相互作用；2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;3均匀球体可视为质点，r为两球心间的距离.3 .万有引力定律在天文学上的应用(1)基本方法1把天体的运动看成匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供;2在忽略天体自转影响时，天体表面的重力加速度,GMg =R(2)估算天体的质量和密度Mm4n24n2r3由Gr=myr,得：M=G尹.即只要测出环绕星体M

4、运转的一颗卫星运转的半径和周期，就可以计算出中心天体的质量.3由p=VV=3nR得：p=GTRR为中心天体的星体半径.当r=R时，即卫星绕天体M表面运行时，p=GT，由此可以测量天体的密度.(3)环绕天体的绕行速度、角速度、周期与半径的关系由Mm v2zoGT=m得:r rv=賢即轨道半径越大，绕行速度越小;由Mm2G厂=血r,得:即轨道半径越大， 绕行角速度越小二由T=2nGM,即轨道半径越大，绕行周期越大学考真题对练1.(2019 广东学业水平考试)假设某飞船在变轨前后都绕地球做匀速圆周运动，变轨前和变轨后的轨道半径分别是n和2,且B.角速度增大( )A.线速度增大C.加速度增大D.周期增

5、大答案：D2 . (2017 广东学业水平考试)下列科学家中，用扭秤实验测出引力常量数值的是A.牛顿B.爱因斯坦C.卡文迪许D.伽利略- 3 - 4 -C 用扭秤实验测出引力常量数值的是卡文迪许.3.（2017 广东学业水平考试1 月）发现万有引力定律的科学家是（）A.库仑B.爱因斯坦C.牛顿D.伽利略答案：C4.（2017 广东学业水平考试）人造卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度大小为v，轨道半径为r,已知引力常量为G根据万有引力定律，可算出地球的质量为A 人造卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度大小为v,轨道半径为r，已知引力常量为5.（2017 广东学业水平考试）如图所示，两颗人造地球卫星M

6、N环绕地球做匀速圆周运动，下列说法正确的是（）A. M的线速度比N的小B. M的角速度比N的大C. M的环绕周期比N的小D. M的向心加速度比N的大A 人造地球卫星M N环绕地球做匀速圆周运动，由图可知，RRs 则M的线速度、角速度、向心加速度都比N的小，M的环绕周期比N的大，A 正确.教师备选教师备选（2016 广东学业水平考试）两颗卫星环绕地球做匀速圆周运动，则离地面较近的卫星（ ）A.角速度较小D.向心加速度较小B 半径越小，周期越短，线速度和角速度越大，B 正确，A、C 错误.由a=宰知，半A.2v rGB.2 2v rGC.2vrGvrDPG根据万有引力定律Mm mv得地球的质量2v

7、 r打M=G , A 正确.B.运行周期较短C.线速度较小- 5 -径越小，向心加速度越大，D 错误.6.（2016 广东学业水平考试）地球表面的重力加速度为g,则离地面高度等于地球半径- 6 -的地方，重力加速度为（）A. 0.25gC. 2g卫星的运行特点由于万有引力提供卫星绕地球运动的向心力，所以有：GMm1ma=7T近72m=冷”?近地时）TGl=gF（黄金代换）最新模拟快练1.如图所示为某行星绕太阳运行的椭圆轨道，其中Fi和F2是椭圆轨道的两个焦点，已知该行星在A点的速率比在B点的大，则太阳位于下列哪一位置（）A.FiB.F2C. OD.在Fi与F2之间答案：A2 . （2018 茂

8、名学考模拟）关于万有引力定律及其应用，下列说法中正确的是（）A.两物体间的万有引力是一对平衡力B.伽利略发现了万有引力定律C.利用万有引力定律可计算天体的质量D.两物体间的万有引力大小与物体间的距离成反比答案：CB. 0.5gD. 4gA 在地球表面有离地高R处有F万=F向- 7 -3 .地球质量大约是月球质量的81 倍，在登月飞船通过月、地之间的某一位置时，月球和地球对它的引力大小相等，该位置到月球中心和地球中心的距离之比为- 8 -A.1 : 27C. 1:3D. 9：1mim ,十“卄GMm M月m十,、,r月fM月B 根据F= ,由于引力大小相等， 即=2,所以厂=2r地2r月r地V

9、Mb故选项 B 正确.4 .已知地球半径为 R,地球质量为m太阳与地球中心间距为r,地球表面的重力加速度 为g,地球绕太阳公转的周期为T,则太阳的质量为（）A C、D 选项错误.5.（2018 黄埔区学考模拟）关于万有引力公式F=G产，以下说法正确的是（）A. 公式只适用于星球之间的引力计算，不适用于质量较小的物体B. 当两物体间的距离趋近于零时，万有引力趋近于无穷大C. 两物体间的万有引力也符合牛顿第三定律D.公式中引力常量G的值是牛顿规定的答案：C6.（2018 珠海学考模拟）如图所示，甲、乙为两颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，甲的A. 甲的线速度小于乙的线速度B. 甲的角速度小于乙的角速度

10、C. 甲的向心加速度小于乙的向心加速度D.甲的周期小于乙的周期答案：DB.1：91 181 = 9,4n2r3A.TRg2 24nmgrC_RT4n2mr3B.RgD.4n2mr3B 地球表面物体的重力等于万有引力，有/F2m g=占一得G=地球围绕太阳做圆周Rm运动，2GmM4n有 T=m _Ir T得M=罟.联立解得4n2mr3,B 选项正确,轨道半径小于乙的轨道半径，则乙- 9 -7.（2019 清远学考模拟）（多选）“量子科学实验卫星”是我国首个、也是世界首个量子 卫星.该卫星的发射使中国在国际上率先实现高速星地量子通信，连接地面光纤量子通信网- 10 -络，初步构建量子通信网络如果量

11、子卫星的轨道高度约为（ ）A. 量子卫星的线速度大小比地球同步卫星的大B. 量子卫星的角速度大小比地球同步卫星的小C. 量子卫星的周期比地球同步卫星的小D.量子卫星的向心加速度比地球同步卫星的小答案：AC等点2丿第一宇宙速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度及经典力学的局限性基础知识填充1.三种宇宙速度（1）第一宇宙速度（环绕速度）：vi= 7.9 km/s，人造卫星在地球附近环绕地球做匀速圆周 运动的速度.（2）第二宇宙速度（脱离速度）：V2= 11.2_km/s，使物体挣脱地球束缚的最小发射速度.（3）第三宇宙速度（逃逸速度）：V3= 16.7_km/s ,使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度.

12、2 .地球同步卫星指相对于地面静止的人造卫星，它的周期T= 24 h .要使卫星同步，同步卫星只能位于赤道正上方某一确定高度h.（所有地球同步卫星高度、运行方向、加速度、角速度、线速度大小相同，质量不同）3 .经典力学（1）经典力学是指以牛顿运动定律为基础发展建立起来的力学体系，有时也泛指描述低速 宏观物体机械运动的经典力学体系.（2）经典力学的局限性和适用范围1只适用于低速物体的运动，不适用于高速物体的运动；2只适用于宏观世界，不适用于微观世界.学考真题对练1 . （2019 广东学业水平考试）关于地球同步通讯卫星，下列说法正确的是（）A. 若其质量加倍，则轨道半径也要加倍B. 它以第一宇宙

13、速度运行C. 它以第二宇宙速度运行D. 它绕地球运行时的角速度与地球自转角速度相同答案：D2 . （2019 广东学业水平考试）在经典力学的发展历程中，许多科学家做出了贡献.下列500 km，低于地球同步卫星，则- 11 -说法正确的是（）A.牛顿提出了万有引力定律B. 伽利略创立了“日心说”C. 哥白尼提出了“地心说”D. 开普勒测出了引力常量答案：A3. （2018 广东学业水平考试）我国神州系列飞船顺利飞天，极大地振奋了民族精神飞船在轨道上正常运行时，若宇航员出舱且相对飞船静止，则（）A. 宇航员处于平衡状态B. 宇航员不受任何力的作用C. 飞船的加速度不为零D. 飞船飞行的高度将降低C

14、 宇航员出舱且相对飞船静止， 与飞船一起做匀速圆周运动， 受万有引力作用， 所以 有向心加速度.4. （2015 广东学业水平考试）（多选）人造地球卫星受微小阻力的作用，其运行的轨道半径会逐渐变小，在此过程中，下列说法正确的有（）A.机械能守恒B.机械能减少C.加速度增大D.周期增大BC 卫星在运动过程中，受到阻力，阻力要做负功，故机械能减小轨道半径会变小，加速度会变大，周期变小.5. （2017 广东学业水平考试）下列物体的运动不能.用经典力学描述的是（）A. 子弹的飞行B. 人造卫星的运行C. 小汽车的行驶D. 光子的运动答案：D6.（2015 广东学业水平考试）在轨道上运行的多颗地球同步

15、卫星，它们的（）A. 线速度不相等B. 轨道距离地面的高度相等C. 线速度一定大于第一宇宙速度D. 线速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间- 12 -B 地球同步卫星的轨道半径相同，线速度相同，选项A 错误，选项 B 正确.轨道半径越大，线速度越小，选项C D 错误.敢师备选（2014 广东学业水平考试）关于经典力学，下列说法正确的是（）A.适用于宏观物体的低速运动B. 仅适用于微观粒子的运动C. 经典力学中，物体的质量与其运动速度有关D. 经典力学中，物体的长度与其运动速度有关A经典力学适用于宏观物体的低速运动，在经典力学中， 物体的质量与长度为定值，选项 A 正确.釉 A 隐轻1.对宇宙

16、速度的理解(1) 第一宇宙速度：1第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度， 同时也是人造卫星绕地球做匀速圆周运动 时的最大环绕速度.2每个星球都有各自的第一宇宙速度， 并且不同星球的第一宇宙速度并不相同，7.9 km/s只是地球上的第一宇宙速度.(2) 第二宇宙速度(又叫脱离速度)v= 11.2 km/s :在地面上发射物体， 使之能够脱离地球 的引力作用，成为绕太阳运行的人造行星或飞到其他行星上去所必需的最小发射速度，称为第二宇宙速度.(3) 第三宇宙速度(逃逸速度)v= 16.7 km/s :在地面上发射物体，使之最后能脱离太阳的 引力范围，飞到太阳系以外的宇宙空间所必需的最小速度，称为第三

17、宇宙速度.2 关于人造地球同步卫星(1) 人造地球同步卫星绕地球的运行方向与地球自转方向相同，周期与地球自转周期相同，即T= 24h.(2) 人造地球同步卫星的位置一定是在赤道的上空，即卫星轨道平面和赤道平面重合.(3) 卫星的轨道半径一定(高度距地面 3.6 万公里).(4) 所有的地球同步卫星都有相等的周期、轨道半径、角速度等，但质量可以不同.3 .对经典力学的理解(1) 在经典力学中，物体的质量是不随运动状态改变的，而狭义相对论认为，物体的质量 随着物体运动速度的增大而增大.(2) 宏观物体与微观粒子行为的差异：宏观物体具有粒子性； 而微观粒子不仅具有粒子性，- 13 -同时还具有波动性

18、，又称波粒二象性.(3) 经典力学理论的适用范围：弱相互作用下，低速运动的宏观物体.人类对自然界的认识过程都是从肤浅到深刻，从片面到全面，一步步深入，一步步完善.所以理论的完善也需要一个过程，经典力学理论不可能穷尽一切真理，必有其局限性，现在可 认为经典理论是狭义相对论和量子理论的特例.最新模拟快练1 . (2018 高州学考模拟)下列运动中不能用经典力学规律描述的是()- 14 -A. 火车行驶B. 飞机从北京飞往深圳C. 地球绕太阳运动D. 粒子接近光速的运动答案：D2.（2019 汕尾学测模拟）如图所示为 1687 年出版的自然哲学的数学原理一书中牛顿 所画草图.他设想在高山上水平抛出物

19、体，若速度一次比一次大，落点就一次比一次远.当 速度足够大时，物体就不会落回地面，成为人造地球卫星若不计空气阻力，这个速度至少A. 7.9 km/sC. 11.2 km/s答案：A3. （2018 化州学考模拟）已知月球和地球中心距离大约是地球半径的 地球运行的向心加速度与地球表面上的重力加速度之比是（）A. 60 : 1B. 1 : 60C. 1 : 600D. 1 : 3600答案：D4. （2018 佛山学考模拟）图中的圆a、b、c,其圆心均在地球的自转轴线上，对环绕地球做匀速圆周运动而言，观点错误的是（)（A.卫星的轨道可能为a91B.卫星的轨道可能为bC.卫星的轨道可能为 cD.同步卫星的轨道只可能为b答案：AB. 8.9 km/sD. 16.7 km/s60 倍，则月球绕- 15 -5.（2019 阳江学考模拟）已知月球质量与地球质量