物理学业水平-万有引力定律及经典力学的成就

主题考点内容要求经典力学的成就与 局限万有引力定律及其应用Ⅱ环绕速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度Ⅰ经典力学的适用范围和局限性Ⅰ专题五经典力学的成就与局限学业考纲·通考向考点1万有引力定律及其应用一、开普勒行星定律

1．第一定律(轨道定律)：所有行星围绕太阳运动的轨迹都是__________，太阳位于椭圆的一个焦点上．

2．第二定律(面积定律)：太阳和行星的连线在相等的时间内扫过__________的面积.(行星在近日点运行速度快，在远日点运行速度最慢)

考点内容·巧突破椭圆相同3．第三定律(周期定律)：行星绕太阳公转周期的平方和其轨道半长轴的三次方成__________．(k只与中心天体有关)正比R二、万有引力定律1．发现者：______________.

2．内容：自然界中任意两个物体都互相吸引，引力的大小与物体质量的乘积成__________，与它们之间距离的平方成__________．3．公式：______________.4．引力常数：G＝__________________.(卡文迪许-扭秤实验)牛顿正比反比适用条件：

mm’rhR1R2(1)两个质点间引力的计算；(2)可视为质点的物体间引力的计算；(3)两个质量分布均匀的物体，距离为球心间的距离．两条基本思路1、地上-重力等于万有引力(不考虑地球自转)2、天上-万有引力提供向心力三、万有引力定律的应用1．计算天体的质量及密度(1)计算天体质量

2．发现新天体 万有引力定律的发现，直接导致了太阳系第八大行星____________的发现．海王星（当卫星在天体表面做近地飞行呢？）（1）天上-某星体m围绕中心天体M做圆周运动的周期为T，半径为r

中心天体密度（2）地上-已知中心天体的半径R和表面g中心天体质量三、万有引力定律的应用三、地球同步卫星1.周期T=_______24h2.轨道平面___________赤道平面4.R、v、ω、T、an_______________3.h=_________36000km“全部固定”

相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫做地球的同步卫星，又叫通讯卫星思考：同步卫星的哪些物理量是不变的呢？同步卫星又叫静止轨道卫星，通常用作通讯卫星结论：地球同步卫星必须发射在赤道正上方的固定高度，并且以固定的速度环绕地球做圆周运动。

万有引力定律AA．RB．2RC．4RD．8R

万有引力定律的应用【例2】(多选)由下列哪一组物理量可以计算地球的质量()AD

A．月球的轨道半径和月球的公转周期

B．月球的半径和月球的自转周期

C．卫星的质量和卫星的周期

D．卫星离地面高度、卫星的周期和地球的半径

[解析]只要知道天体的一颗卫星或行星的周期和轨道半径，就可以计算天体的质量，正确答案是AD.答案：D2．(单选Ⅰ)月球能绕地球做圆周运动，提供其向心力的力是()CA．月球的重力B．地球的重力C．地球对月球的万有引力D．月球对地球的万有引力解析：地球对月球的引力提供向心力．

3．(单选Ⅱ)地球的质量是月球质量的81倍，登月飞船通过地球与月球的连线上的某位置时，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多少()A．1∶9B．9∶1C．1∶81D．81∶1A

4．举世瞩目的“神舟七号”航天飞船的成功发射和顺利返回，显示了我国航天事业取得的巨大成就．已知地球的质量为M，引力常量为G，设飞船绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r，则飞船在圆轨道上运行的速率为()AAC

A．公式中G为引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的

B．当r趋于零时，万有引力趋于无限大

C．任意两个物体间存在吸引力，与m1、m2

是否相等无关

D．两物体受到的引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力

解析：引力常量G是由卡文迪许在实验室测出的；当r趋于零时公式不再成立；两个物体间的引力是作用力和反作用力的关系．牛顿的设想过程考点2环绕速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度

一、第一宇宙速度(环绕速度) 1．定义：人造卫星的近地环绕速度，是人造卫星在地面附近做____________运动所必须具有的速度，也是人造卫星的______________速度．

2．大小：__________km/s. 3．对第一宇宙速度的理解

(1)第一宇宙速度是卫星环绕地球运行的__________速度和发射卫星的__________速度；匀速圆周最大环绕7.9最大最小(2)地球表面上或地面附近的物体，通常认为__________近似等于万有引力．二、第二宇宙速度(脱离速度)

1．定义：是地球表面上发射物体，使之脱离________引力，成为绕太阳运行的人造行星或飞到其他行星上去所需要达到的__________速度．2．大小：__________km/s.三、第三宇宙速度(逃逸速度)1．定义：是在地球上发射物体，使之脱离__________引力束缚的最小速度．2．大小：__________km/s.重力地球最小11.2太阳16.7总结：地球表面发射速度V，则有：V<V1:落回地面V=V1:绕地球匀速圆周运动V1<V<V2:绕地球沿椭圆轨迹运动V2<=V<V3:成为太阳的一颗人造行星V>=V3:摆脱太阳束缚飞到太阳系之外

第一宇宙速度

【例1】(单选Ⅰ)人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，称为第一宇宙速度．第一宇宙速度的大小是()BA．11.2km/sC．16.7km/sB．7.9km/sD．7.9m/s[解析]第一宇宙速度大小为7.9km/s，应牢记．

第二宇宙速度【例2】(单选Ⅰ，2011年广东学业水平模拟)若使空间探测)C器挣脱地球引力的束缚，其发射速度至少要达到( A．环绕速度

B．第一宇宙速度

C．第二宇宙速度

D．第三宇宙速度

[解析]第一宇宙速度是环绕地球做匀速圆周运动而不掉落地面的速度；第二宇宙速度是物体摆脱地球引力束缚的速度，即脱离速度；第三宇宙速度是物体摆脱太阳引力束缚，飞出太阳系的速度，称为逃逸速度．

1．(单选Ⅰ)我国已经发射一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”．设该卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面．已知月球的质量约为地球质量的1/81，月球的半径约为地球半径的1/4，地球上的第一宇宙速度约为7.9km/s，则该探月卫星绕月运行的速率约为()BA．0.4km/sB．1.8km/sC．11m/sD．36km/s解析：2．(单选Ⅱ)关于宇宙速度，下列说法不正确的是()A．第一宇宙速度v＝7.9km/s，是人造卫星绕地球飞行的最大速度C

B．第一宇宙速度v＝7.9km/s，是人造卫星绕地球飞行发射的最小速度

C．当飞船的速度7.9km/s<v<11.2km/s时，飞船将会脱离地球

D．当飞船的速度大于16.7km/s时，飞船将会飞出太阳系

解析：当飞船的速度满足7.9km/s<v<11.2km/s时，由于飞船做圆周运动的向心力不足，因此，将绕地球做椭圆运动．3．(单选Ⅱ)当人造卫星进入轨道做匀速圆周运动后，下列叙述不正确的是()C

A．在任何轨道上运动时，地球球心都在卫星的轨道平面内

B．卫星运行速度一定不超过7.9km/s C．卫星内的物体仍受重力作用，并可用弹簧测力计直接测出所受重力的大小

D．卫星运行时的向心加速度等于卫星轨道所在处的重力加速度

解析：在卫星内的物体处于完全失重状态，不能使用弹簧测力计测重力的大小．4．(单选Ⅱ)已知某天体的第一宇宙速度为8km/s，则距该)C天体表面高度为天体半径的宇宙飞船的运行速度为(

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；只适用于弱引力情况，不适用于强引力情况。

对于高速运动（速度接近真空中的光速），需要应用爱因斯坦的狭义相对论。对于微观世界，需要应用量子力学。对于强引力情况，需要应用爱因斯坦的广义相对论。考点3经典力学的适用范围和局限性

经典力学的适用范围和局限性【例1】(单选Ⅱ，2011年广东学业水平考试)经典力学有一定的适用范围和局限性，不适合用经典力学描述的运动是()A．子弹的飞行D

B．飞船绕地球的运行 C．列车的运行 D．粒子接近光速的运动

[解析]当物体的运动速率接近光速或微观领域中的结构、能量问题等，经典力学就不再适用．1．(单选Ⅰ，2011年广东学业水平考试)首次测出万有引力)B常量的科学家是( A．开普勒 C．爱因斯坦B．