專題九 萬有引力定律 經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性

1、專題九萬有引力定律專題九萬有引力定律經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性 欄目鏈接欄目鏈接學(xué)學(xué) 業(yè)業(yè)動(dòng)動(dòng) 脈脈 欄目鏈接欄目鏈接考綱內(nèi)容考綱內(nèi)容考綱解讀考綱解讀1.萬有引力定律萬有引力定律及應(yīng)用及應(yīng)用()2宇宙速度宇宙速度()3經(jīng)典力學(xué)的經(jīng)典力學(xué)的適用范圍和適用范圍和局限性局限性()1.了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，知道了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，知道萬有引力定律，認(rèn)識(shí)發(fā)現(xiàn)萬有引力萬有引力定律，認(rèn)識(shí)發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的重要意義，體會(huì)科學(xué)定律對(duì)定律的重要意義，體會(huì)科學(xué)定律對(duì)人類探索未知世界的作用人類探索未知世界的作用2知道環(huán)繞速度與哪些因素有關(guān)，知知道環(huán)繞速度與哪些因素有關(guān)，知道第二宇宙速度

2、和第三宇宙速度道第二宇宙速度和第三宇宙速度3通過實(shí)例了解經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程通過實(shí)例了解經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程和偉大成就，了解經(jīng)典力學(xué)的適用和偉大成就，了解經(jīng)典力學(xué)的適用范圍和局限性范圍和局限性 欄目鏈接欄目鏈接奪奪 A必必 備備1內(nèi)容：宇宙間任意兩個(gè)有質(zhì)量的物體間都存在內(nèi)容：宇宙間任意兩個(gè)有質(zhì)量的物體間都存在_，其大小與，其大小與_成正比，成正比，與與_成反比成反比2數(shù)學(xué)表達(dá)式：數(shù)學(xué)表達(dá)式：_，式中，式中G稱為引稱為引力常量，英國科學(xué)家力常量，英國科學(xué)家_第一次在實(shí)驗(yàn)室中較準(zhǔn)確第一次在實(shí)驗(yàn)室中較準(zhǔn)確地測(cè)量出地測(cè)量出G6.671011 Nm2/kg.3適用條件：真空中質(zhì)點(diǎn)間的相互作用兩物體間的適用條

3、件：真空中質(zhì)點(diǎn)間的相互作用兩物體間的距離遠(yuǎn)大于它們的自身大小時(shí)定律成立距離遠(yuǎn)大于它們的自身大小時(shí)定律成立考點(diǎn)考點(diǎn)1 1 萬有引力定律萬有引力定律 欄目鏈接欄目鏈接相互吸引力相互吸引力兩物體的質(zhì)量乘積兩物體的質(zhì)量乘積它們間距離的二次方它們間距離的二次方卡文迪許卡文迪許奪奪 A必必 備備u小試身手小試身手 欄目鏈接欄目鏈接奪奪 A必必 備備答案：答案：B 欄目鏈接欄目鏈接解析：解析： 因萬有引力定律適用于真空任何有質(zhì)量因萬有引力定律適用于真空任何有質(zhì)量的物體間相互作用的物體間相互作用，引力常量引力常量G由英國科學(xué)家卡文由英國科學(xué)家卡文迪許用實(shí)驗(yàn)測(cè)量迪許用實(shí)驗(yàn)測(cè)量，所以選項(xiàng)所以選項(xiàng)A錯(cuò)錯(cuò)，B對(duì)；兩個(gè)

4、物體對(duì)；兩個(gè)物體之間的萬有引力是一對(duì)作用力和反作用力之間的萬有引力是一對(duì)作用力和反作用力，大小大小相等相等，方向相反方向相反，C、D選項(xiàng)錯(cuò)選項(xiàng)錯(cuò)奪奪 A必必 備備考點(diǎn)考點(diǎn)2 2 萬有引力定律的應(yīng)用萬有引力定律的應(yīng)用 欄目鏈接欄目鏈接奪奪 A必必 備備 欄目鏈接欄目鏈接奪奪 A必必 備備 2(2014年廣東省普通高中學(xué)業(yè)水平考試年廣東省普通高中學(xué)業(yè)水平考試)(多選多選)環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星，距離地面越高，距離地面越高，環(huán)繞的環(huán)繞的()A速度越小速度越小 B周期越大周期越大C向心加速度越大向心加速度越大 D角速度越大角速度越大u小試身手小試身手 欄目鏈接

5、欄目鏈接奪奪 A必必 備備答案：答案：AB 欄目鏈接欄目鏈接解析：解析：奪奪 A必必 備備考點(diǎn)考點(diǎn)3 3 宇宙速度宇宙速度 欄目鏈接欄目鏈接1第一宇宙速度第一宇宙速度(環(huán)繞速度環(huán)繞速度)v_，是人造，是人造衛(wèi)星近地環(huán)繞速度，它是人造衛(wèi)星在地面附近環(huán)繞地球衛(wèi)星近地環(huán)繞速度，它是人造衛(wèi)星在地面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速度，是人造地球衛(wèi)星的做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速度，是人造地球衛(wèi)星的最小最小_，該速度又是環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的，該速度又是環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星中的最大衛(wèi)星中的最大_2第二宇宙速度第二宇宙速度(又叫脫離速度又叫脫離速度)v_：在：在地面上發(fā)射物體，使之能夠脫離

6、地球的引力作用，成為地面上發(fā)射物體，使之能夠脫離地球的引力作用，成為繞太陽運(yùn)行的人造行星或飛到其他行星上去所必需的最繞太陽運(yùn)行的人造行星或飛到其他行星上去所必需的最小發(fā)射速度，稱為第二宇宙速度小發(fā)射速度，稱為第二宇宙速度7.9 km/s發(fā)射速度發(fā)射速度運(yùn)行速度運(yùn)行速度11.2 km/s奪奪 A必必 備備 欄目鏈接欄目鏈接3第三宇宙速度第三宇宙速度(逃逸速度逃逸速度)v16.7 km/s：在：在地面上發(fā)射物體，使之最后能脫離太陽的引力范圍，地面上發(fā)射物體，使之最后能脫離太陽的引力范圍，飛到太陽系以外的宇宙空間所必需的最小速度，稱為飛到太陽系以外的宇宙空間所必需的最小速度，稱為第三宇宙速度第三宇宙

7、速度奪奪 A必必 備備 3(2013年廣東學(xué)業(yè)水平考試年廣東學(xué)業(yè)水平考試)地面上發(fā)射人造衛(wèi)星地面上發(fā)射人造衛(wèi)星，不同發(fā)射速度會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果，下列說法中正確的是不同發(fā)射速度會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果，下列說法中正確的是()A要使衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)要使衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)，發(fā)射速度至少要達(dá)到發(fā)射速度至少要達(dá)到11.2 km/sB要使衛(wèi)星飛出太陽系要使衛(wèi)星飛出太陽系，發(fā)射速度至少要達(dá)到發(fā)射速度至少要達(dá)到16.7 km/sC發(fā)射速度介于發(fā)射速度介于7.9 km/s和和11.2 km/s之間之間，衛(wèi)星能繞衛(wèi)星能繞太陽運(yùn)動(dòng)太陽運(yùn)動(dòng)u小試身手小試身手 欄目鏈接欄目鏈接奪奪 A必必 備備D發(fā)射速度小于發(fā)射速度小于7.9 km/

8、s，衛(wèi)星能在地面附近繞地衛(wèi)星能在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)球做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 欄目鏈接欄目鏈接答案：答案：B 成為地球的衛(wèi)星成為地球的衛(wèi)星，發(fā)射速度應(yīng)大于發(fā)射速度應(yīng)大于7.9 km/s，若發(fā)射速度大于若發(fā)射速度大于11.2 km/s時(shí)時(shí)，將脫離地球?qū)⒚撾x地球的引力作用的引力作用，若發(fā)射速度大于若發(fā)射速度大于16.7 km/s，衛(wèi)星將衛(wèi)星將脫離太陽的引力作用脫離太陽的引力作用，只有選只有選B正確正確解析：解析：奪奪 A必必 備備考點(diǎn)考點(diǎn)4 4 地球同步衛(wèi)星地球同步衛(wèi)星 欄目鏈接欄目鏈接1地球同步衛(wèi)星：是指位于赤道平面內(nèi)相對(duì)地面地球同步衛(wèi)星：是指位于赤道平面內(nèi)相對(duì)地面靜止的，運(yùn)動(dòng)周期與地球自轉(zhuǎn)周期

9、相同的人造地球衛(wèi)靜止的，運(yùn)動(dòng)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同的人造地球衛(wèi)星因同步衛(wèi)星主要用于通信，故同步衛(wèi)星又叫通信衛(wèi)星因同步衛(wèi)星主要用于通信，故同步衛(wèi)星又叫通信衛(wèi)星星2同步衛(wèi)星的特點(diǎn)同步衛(wèi)星的特點(diǎn) (1)周期一定：同步衛(wèi)星在赤道上空相對(duì)地球靜止，周期一定：同步衛(wèi)星在赤道上空相對(duì)地球靜止，它繞地球的運(yùn)動(dòng)與地球自轉(zhuǎn)同步，它的運(yùn)動(dòng)周期就等于它繞地球的運(yùn)動(dòng)與地球自轉(zhuǎn)同步，它的運(yùn)動(dòng)周期就等于地球自轉(zhuǎn)的周期，即地球自轉(zhuǎn)的周期，即T_24 h奪奪 A必必 備備 欄目鏈接欄目鏈接(2)角速度一定：同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的角速度角速度一定：同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度(3)軌道一定：只

10、能位于地球赤道上空的某一特軌道一定：只能位于地球赤道上空的某一特定高度，其高度可由周期求出定高度，其高度可由周期求出(4)環(huán)繞速度大小一定：由于同步衛(wèi)星的軌道高環(huán)繞速度大小一定：由于同步衛(wèi)星的軌道高度一定，所以所有同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的線速度的大度一定，所以所有同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的線速度的大小是一定的小是一定的奪奪 A必必 備備u小試身手小試身手 欄目鏈接欄目鏈接奪奪 A必必 備備 欄目鏈接欄目鏈接答案：答案：D解析：解析：奪奪 A必必 備備考點(diǎn)考點(diǎn)5 5 經(jīng)典力學(xué)的適應(yīng)范圍和局限性經(jīng)典力學(xué)的適應(yīng)范圍和局限性 欄目鏈接欄目鏈接1經(jīng)典力學(xué)理論的適用范圍：適用于低速經(jīng)典力學(xué)理論的適用范圍：適用于低速

11、(相對(duì)于相對(duì)于光速而言光速而言)、宏觀物體、宏觀物體2經(jīng)典力學(xué)理論的時(shí)空觀：物體的質(zhì)量、長度、經(jīng)典力學(xué)理論的時(shí)空觀：物體的質(zhì)量、長度、時(shí)間都不隨速度而改變時(shí)間都不隨速度而改變3狹義相對(duì)論的時(shí)空觀：物體的質(zhì)量、長度、時(shí)狹義相對(duì)論的時(shí)空觀：物體的質(zhì)量、長度、時(shí)間都隨速度的改變而改變間都隨速度的改變而改變奪奪 A必必 備備u小試身手小試身手 欄目鏈接欄目鏈接5為經(jīng)典力學(xué)做出最重要貢獻(xiàn)的物理學(xué)家是為經(jīng)典力學(xué)做出最重要貢獻(xiàn)的物理學(xué)家是()A愛因斯坦愛因斯坦 B麥克斯韋麥克斯韋C法拉第法拉第 D牛頓牛頓答案：答案：D解析：解析： 經(jīng)典力學(xué)是以牛頓三定律及萬有引力經(jīng)典力學(xué)是以牛頓三定律及萬有引力定律為主要內(nèi)

12、容定律為主要內(nèi)容，牛頓在經(jīng)典力學(xué)建立中做出了牛頓在經(jīng)典力學(xué)建立中做出了最重要的貢獻(xiàn)最重要的貢獻(xiàn)，D正確正確 欄目鏈接欄目鏈接典典 例例突突 破破熱點(diǎn)熱點(diǎn)1 1 萬有引力定律萬有引力定律 欄目鏈接欄目鏈接典典 例例突突 破破答案：答案：解析：解析：A 欄目鏈接欄目鏈接典典 例例突突 破破u變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練 欄目鏈接欄目鏈接典典 例例突突 破破D 欄目鏈接欄目鏈接答案：答案：典典 例例突突 破破熱點(diǎn)熱點(diǎn)2 2 人造衛(wèi)星人造衛(wèi)星【例例2】 (2014年廣東省普通高中學(xué)業(yè)水平考試年廣東省普通高中學(xué)業(yè)水平考試)物物體在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速度體在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有

13、的速度叫第一宇宙速度，其大小為叫第一宇宙速度，其大小為()A7.9 km/s B11.2 km/s C16.7 km/s D18.5 km/s 欄目鏈接欄目鏈接典典 例例突突 破破 欄目鏈接欄目鏈接答案：答案：解析：解析：A 發(fā)射地球人造衛(wèi)星的最小速度發(fā)射地球人造衛(wèi)星的最小速度，也是也是環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)的最大速度叫第一宇宙速度環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)的最大速度叫第一宇宙速度，其，其數(shù)值等于數(shù)值等于7.9 km/s，A正確正確典典 例例突突 破破2關(guān)于地球同步衛(wèi)星關(guān)于地球同步衛(wèi)星，下列說法中正確的是下列說法中正確的是()A地球同步衛(wèi)星周期地球同步衛(wèi)星周期T12hB質(zhì)量不同的地球同步衛(wèi)星軌道高度不同質(zhì)量不同的地球

14、同步衛(wèi)星軌道高度不同C質(zhì)量不同的地球同步衛(wèi)星線速度大小不同質(zhì)量不同的地球同步衛(wèi)星線速度大小不同D所有地球同步衛(wèi)星的加速度大小相同所有地球同步衛(wèi)星的加速度大小相同u變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練 欄目鏈接欄目鏈接典典 例例突突 破破答案：答案：D 欄目鏈接欄目鏈接 地球的同步衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)周期與地球自轉(zhuǎn)周期地球的同步衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)周期與地球自轉(zhuǎn)周期(24小時(shí)小時(shí))相同相同，A選項(xiàng)錯(cuò)；所有的地球同步衛(wèi)星的軌選項(xiàng)錯(cuò)；所有的地球同步衛(wèi)星的軌道半徑都相同道半徑都相同，所以所以，同步衛(wèi)星的軌道高度、線速度、同步衛(wèi)星的軌道高度、線速度、角速度、向心加速度的大小都相同角速度、向心加速度的大小都相同，但不同的同步衛(wèi)但不同的同步衛(wèi)星質(zhì)

15、量不同星質(zhì)量不同，所受的引力不同所受的引力不同D選項(xiàng)正確選項(xiàng)正確解析：解析：典典 例例突突 破破熱點(diǎn)熱點(diǎn)3 3 衛(wèi)星中的超重與失重衛(wèi)星中的超重與失重【例例3】 (2014年遼寧學(xué)業(yè)水平模擬年遼寧學(xué)業(yè)水平模擬)2013年年20日上午，日上午，神舟十號(hào)航天員進(jìn)行了我國首次太空授課航天員通過質(zhì)神舟十號(hào)航天員進(jìn)行了我國首次太空授課航天員通過質(zhì)量測(cè)量、單擺運(yùn)動(dòng)、陀螺運(yùn)動(dòng)、水膜和水球等量測(cè)量、單擺運(yùn)動(dòng)、陀螺運(yùn)動(dòng)、水膜和水球等5個(gè)基礎(chǔ)物個(gè)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)，讓同學(xué)們領(lǐng)略奇妙的太空世界神舟十號(hào)中水成理實(shí)驗(yàn)，讓同學(xué)們領(lǐng)略奇妙的太空世界神舟十號(hào)中水成球狀，這是因?yàn)榍驙睿@是因?yàn)?)A神舟十號(hào)做勻速運(yùn)動(dòng)神舟十號(hào)做勻速運(yùn)動(dòng)

16、B神舟十號(hào)的速度超過神舟十號(hào)的速度超過7.9 km/sC神舟十號(hào)相對(duì)地面靜止神舟十號(hào)相對(duì)地面靜止D神舟十號(hào)處于失重環(huán)境中神舟十號(hào)處于失重環(huán)境中 欄目鏈接欄目鏈接典典 例例突突 破破答案：答案： 7.9 km/s是地球的環(huán)繞速度是地球的環(huán)繞速度，是衛(wèi)星繞地球是衛(wèi)星繞地球表面運(yùn)動(dòng)的速度表面運(yùn)動(dòng)的速度，神舟十號(hào)在離地球一定的軌道運(yùn)，神舟十號(hào)在離地球一定的軌道運(yùn)動(dòng)，它的速度要小于動(dòng)，它的速度要小于7.9 km/s，B選項(xiàng)錯(cuò)；神舟十號(hào)選項(xiàng)錯(cuò)；神舟十號(hào)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以所以A、C選項(xiàng)錯(cuò)；神舟十選項(xiàng)錯(cuò)；神舟十號(hào)在軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)處于完全失重狀態(tài)號(hào)在軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)處于完全失重狀態(tài)，D選項(xiàng)正確選項(xiàng)正確解析：解析：D 欄目鏈接欄目鏈接典典 例例突突 破破3. (2012年廣東學(xué)業(yè)水平考試年廣東學(xué)業(yè)水平考試)某空間站繞地球做勻速某空間站繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng)，