2019版物理高考创新大一轮复习备考全国通用版讲义：第四章　曲线运动+万有引力与航天+基础课4+Word版含答案.docVIP

基础课4　万有引力与航天 知识排查 开普勒三定律1.开普勒第一定律：所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。 2.开普勒第二定律：对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等。 3.开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。万有引力定律及其应用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m1和m2的乘积成正比，与它们之间距离r的平方成反比。 2.表达式：F＝G G为引力常量：G＝6.67×10－11 N·m2/kg2。 3.适用条件 (1)公式适用于质点间的相互作用。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，r是两球心间的距离。环绕速度1.第一宇宙速度又叫环绕速度，其数值为7.9__km/s。 2.特点 (1)第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度。 (2)第一宇宙速度是人造卫星的最大环绕速度。 3.第一宇宙速度的计算方法 (1)由G＝m得v＝＝7.9 km/s (2)由mg＝m得v＝＝7.9 km/s第二、三宇宙速度　时空观1.第二宇宙速度：v2＝11.2 km/s，是卫星挣脱地球引力束缚的最小发射速度。 2.第三宇宙速度：v3＝16.7 km/s，是卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。 3.经典时空观 (1)在经典力学中，物体的质量是不随运动状态而改变的。 (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相同的。 4.相对论时空观 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不同的。小题速练 1.思考判断 (1)地面上的物体所受地球的引力方向一定指向地心。(　　) (2)两物体间的距离趋近于零时，万有引力趋近于无穷大。(　　) (3)第一宇宙速度与地球的质量有关。(　　) (4)地球同步卫星的运行速度大于第一宇宙速度。(　　) (5)发射探月卫星的速度必须大于第二宇宙速度。(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)× 2.(2016·全国卷，14)关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是(　　) A.开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律 B.开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律 C.开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因 D.开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律 解析　在天文观测数据的基础上总结出了开普勒天体运动三定律，找出了行星运动的规律，而牛顿发现了万有引力定律。 答案　B 3.(2017·江西重点中学联考)下列说法正确的是(　　) A.伽利略发现了万有引力定律，并测得了引力常量 B.根据表达式F＝G可知，当r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大 C.在由开普勒第三定律得出的表达式＝k中，k是一个与中心天体有关的常量 D.两物体间的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力 解析　牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测得了引力常量，故选项A错误；表达式F＝G中，当r趋近于零时，万有引力定律不适用，故选项B错误；表达式＝k中，k是一个与中心天体有关的常量，故选项C正确；物体间的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对相互作用力，故选项D错误。 答案　C 　万有引力定律的理解及应用 1.万有引力与重力的关系 地球对物体的万有引力F表现为两个效果：一是重力mg，二是提供物体随地球自转的向心力F向，如图1所示。 图1 (1)在赤道上：G＝mg1＋mω2R。 (2)在两极上：G＝mg2。 2.星体表面上的重力加速度 (1)在地球表面附近的重力加速度g(不考虑地球自转)： mg＝G，得g＝ (2)在地球上空距离地心r＝R＋h处的重力加速度为g′， mg′＝，得g′＝ 所以＝ 1.若地球表面处的重力加速度为g，而物体在距地面3R(R为地球半径)处，由于地球作用而产生的加速度为g′，则为(　　) A.1 B. C. D. 解析　当物体处于地面时，有mg＝G，当物体距离地面3R时，有mg′＝G，由此得g′g＝116，选项D正确。 答案　D 2.假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体。一矿井深度为d。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为(　　) A.1－ B.1＋ C. D. 解析　如图所示，根据题意，地面与矿井底部之间的环形部分对处于矿井底部的物体引力为零。设地面处的重力加速度为g，地球质量为M，地球表面的物体m受到的重力近似等于万有引力，故mg＝G；设矿井底部处的重力加速度为g′，等效“地球”的质量为M′，其半径r＝R－d，则矿井底部处的物体m受到的重力