梳理深化 强基固本 多维课堂 热点突破 思维建模 素养提升 第 4讲 万有引力与航天 梳理深化 强基固本 多维课堂 热点突破 思维建模 素养提升 1 内容： 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 _，与它们之间距离 _ 万有引力定律及其应用 (考纲要求 ) 成反比 成正比 梳理深化 强基固本 多维课堂 热点突破 思维建模 素养提升 2 表达式： F _ G 10 11 Nm2/ 3 适用条件 (1)公式适用于 _间的相互作用当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时，物体可视为质点 (2)质量分布均匀的球体可视为质点， _的距离 G m 1 m 2r 2 质点 两球心间 梳理深化 强基固本 多维课堂 热点突破 思维建模 素养提升 ( 1) 地面上的物体所受地球引力的大小均由 F 定，其 质点 方向总是指向地心 ( ) ( 2) 只有天体之间才存在万有引力 ( ) ( 3) 只要已知两个物体的质量和两个物体之间的距离，就可以由 F 算物体间的万有引力 ( ) ( 4) 当两物体间的距 离趋近于 0 时，万有引力趋近于无穷大 ( ) 判断正误 ， 正确的划 “ ” ， 错误的划“ ” 答案 (1) (2) (3) (4) 梳理深化 强基固本 多维课堂 热点突破 思维建模 素养提升 1 第一宇宙速度又叫 _ 2 第一宇宙速度是人造地球卫星在 _环绕地球做匀速圆周运动时具有的速度 3 第一宇宙速度是人造卫星的 _速度 ， 也是人造地球卫星的 _速度 环绕速度 (考纲要求 ) 4 第一宇宙速度的计算方法 ( 1) 由 v _ _ _ . ( 2) 由 v _ _ _ . 环绕速度 地面附近 最大环绕 最小发射 梳理深化 强基固本 多维课堂 热点突破 思维建模 素养提升 1 第二宇宙速度 (脱离速度 )： _ km/s， 使物体挣脱地球 引力束缚的最小发射速度 2 第三宇宙速度 (逃逸速度 )： _ km/s， 使物体挣脱太阳 引力束缚的最小发射速度 第二宇宙速度和第三宇宙速度 (考纲要求 ) 理深化 强基固本 多维课堂 热点突破 思维建模 素养提升 判断正误 ， 正确的划 “ ” ， 错误的划“ ” (1)第一宇宙速度是人造地球卫星的最小发射速度 ， 也是贴近地面运行的卫星的运行速度 ， 即人造地球卫星的最大运行速度 ( ) (2)第一宇宙速度与地球的质量有关 ( ) (3)地球同步卫星的运行速度大于第一宇宙速度 ( ) (4)若物体的发射速度大于第二宇宙速度 ， 小于第三宇宙速度 ， 则物体可以绕太阳运行 ( ) 答案 (1) (2) (3) (4) 梳理深化 强基固本 多维课堂 热点突破 思维建模 素养提升 (1)在经典力学中，物体的质量是不随 _而改变的 (2)在经典力学中，同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是 _的 经典时空观和相对论时空观 (考纲要求 ) 运动状态 相同 梳理深化 强基固本 多维课堂 热点突破 思维建模 素养提升 2 相对论时空观 ( 1) 在狭义相对论中，物体的质量是随物体运动速度的增大而 _ _ _ 的，用公式表示为 m m 01 ( 2) 在狭义相对论中，同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是 _ _ 的 增大 不同 梳理深化 强基固本 多维课堂 热点突破 思维建模 素养提升 3 狭义相对论的两条基本假设 (1)相对性原理： 在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是 _的 (2)光速不变原理： 不管在哪个惯性系中，测得的真空中的光速都是 _的 不同 不变 梳理深化 强基固本 多维课堂 热点突破 思维建模 素养提升 1 (单选 )关于地球的第一宇宙速度 ， 下列表述正确的是( ) A 第一宇宙速度又叫环绕速度 B 第一宇宙速度又叫脱离速度 C 第一宇宙速度跟地球的质量无关 D 第一宇宙速度跟地球的半径无关 基础自测 梳理深化 强基固本 多维课堂 热点突破 思维建模 素养提升 解析 第一宇宙速度又叫环绕速度 A 对， B 错根据定义有 v C 、 D 错 答案 A 梳理深化 强基固本 多维课堂 热点突破 思维建模 素养提升 2 ( 单选 ) 关于万有引力公式 F 以下说法中正确的是( ) 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 0 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 梳理深化 强基固本 多维课堂 热点突破 思维建模 素养提升 解析 万有引力公式 F 虽然是牛顿由天体的运动规律得出的，但牛顿又将它推广到了宇宙中的任何物体，适用于计算任何两个质点间的引力当两个物体的距离趋近于 0 时，两个物体就不能视为质点了，万有引力公式不再适用两物体间的万有引力也符合牛顿第三定律公式中引力常量 G 的值，是卡文迪许 在实验室里实验测定的，而不是人为规定的故正确答案为 C. 答案 C 梳理深化 强基固本 多维课堂 热点突破 思维建模 素养提升 3 ( 多选 ) 关于公式 m m 01 列说法中正确的是 ( ) A 公式中的 m 0 是物体以速度 v 运动时的质量 B 当物体的运动速度 v 0 时，物体的质量 m m 0 ，即物体的质量改变了，故经典力学不适用，是不正确的 梳理深化 强基固本 多维课堂 热点突破 思维建模 素养提升 C 当物体以较小速度运动时 ， 质量变化十分微弱 ， 经典力学理论仍然适用 ， 只有当物体以接近光速运动时 ， 质量变化才明显 ， 故经典力学适用于低速运动 ， 而不适用于高速运动 D 通常由于物体的运动速度太小 ， 故质量的变化引不起我们的感觉 在分析地球上物体的运动时 ， 不必考虑质量的变化 梳理深化 强基固本 多维课堂 热点突破 思维建模 素养提升 解析 公式中的 故 公式可知 ， 只有当 物体的质量变化才明显 ， 一般情况下物体的质量变化十分微小 ， 故经典力学仍然适用 ， C、 答案 理深化 强基固本 多维课堂 热点突破 思维建模 素养提升 4 (2013深圳第一次调研 )(多选 )在地球的圆形同步轨道上有某一卫星正在运行 ， 则下列正确的是 ( ) A 卫星的重力小于在地球表面时受到的重力 B 卫星处于完全失重状态 ， 所受重力为零 C 卫星离地面的高度是一个定值 D 卫星相对地面静止 ， 处于平衡状态 梳理深化 强基固本 多维课堂 热点突破 思维建模 素养提升 解析 在地球的圆形同步轨道上的卫星处于完全失重状态但所受重力不为零 ， 且小于在地面时受到的重力 ， 步卫星离地面的高度是一个定值 ， 相对于地面静止 ， 做匀速圆周运动 ， 这不是平衡状态 ， 答案 理深化 强基固本 多维课堂 热点突破 思维建模 素养提升 5 (单选 )随着 “ 神舟十号 ” 与 “ 天宫一号 ” 成功 “ 牵手 ” 及“ 嫦娥 ” 系列月球卫星技术的成熟 ， 我国将于 2020年前发射月球登陆器 ， 采集月球表面的一些样本后返回地球 ， 为中国人登陆月球积累实验数据 月球登陆器返回时 ， 先由月球表面发射后绕月球在近月圆轨道上飞行 ， 经轨道调整后与停留在较高轨道的轨道舱对接 ， 对接完成后再经加速脱离月球飞回地球 ， 下列关于此过程的描述中正确的是( ) 梳理深化 强基固本 多维课堂 热点突破 思维建模 素养提升 A 登陆器在近月圆轨道上运行的速度必须大于月球第一宇宙速度 B 登陆器与轨道舱对接后的运行周期小于对接前登陆器的运行周期 C 登陆器与轨道舱对接后必须加速到等于或大于月球第二宇宙速度才可以返回地球 D 登陆器与轨道舱对接时登陆器的速度大于其在近月轨道上的运行速度 梳理深化 强基固本 多维课堂 热点突破 思维建模 素养提升 解析 由万有引力定律和牛顿第二定律可得卫星的运行速度 v r R ( R 为月球半径 ) 时其值等于月球的第一宇宙速度，近月轨道半径稍大于月球半径 R ，因此登陆器的速度稍小于月球的第一宇宙速度， A 错；登陆器与轨道舱对接后仍在较高轨道上运行，由 T 2B 项错；对登陆器来说，月球是它的中心天体，因此登陆器脱离月球的最小速度为月球的第二宇宙速度， C 正确；对接时登陆器上升到较高轨道，速度小于在近月轨道上的速度， D 错 答案 C 梳理深化 强基固本 多维课堂 热点突破 思维建模 素养提升 热点一 星体表面上的重力加速度问题 计算重力加速度的方法 ( 1) 在地球表面附近的重力加速度 g ( 不考虑地球自转 ) ： 得 g 梳理深化 强基固本 多维课堂 热点突破 思维建模 素养提升 ( 2) 在地球上空距离地心 r R h 处的重力加速度为 g ， R h 2 ，得， g R h 2 所以 R h 2( 3) 其他星球上的物体，可参考地球上的情况做相应分析 梳理深化 强基固本 多维课堂 热点突破 思维建模 素养提升 【典例 1 】 为了实现人类登陆火星的梦想，近期我国宇航员王跃与俄罗斯宇 航员一起进行 “ 模拟登火星 ” 实验活动已知火星半径是地球半径的12，质量是地球质量的19，自转周期也基本相同地球表面重力加速度是 g ，若王跃在地面上能向上跳起的最大高度是 h ，在忽略自转影响的条件下，下述分析正确的是 ( ) 梳理深化 强基固本 多维课堂 热点突破 思维建模 素养提升 A 王跃在火星表面受的万有引力是在地球表面受万有引力的49B 火星表面的重力加速度是