课时17　万有引力理论的成就 复习学案（含答案）2024年江苏省普通高中学业水平合格性物理考试

课时17　万有引力理论的成就 相对论时空观与牛顿力学的局限性 1.人造地球卫星 牛顿在思考万有引力定律时就曾想过，从高山上水平抛出物体，速度一次比一次大，落地点就一次比一次远.如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为　　　　.所有人造地球卫星环绕地球做圆周运动的轨道平面都通过　　　　.地球静止卫星的周期等于地球的　　　　周期，其轨道一定在地球的　　　　上空. 2.宇宙速度 （1）第一宇宙速度：大小为　　　　km/s. （2）第二宇宙速度：大小为　　　　km/s. （3）第三宇宙速度：大小为　　　　km/s. 3.牛顿力学的局限性 牛顿力学只适用于　　　　运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于　　　　世界.牛顿力学经历了实验检验，不会被新的科学所否定，它以某种特殊情形被包含在新的理论之中. 1.绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s.（　　） 2.在地面上发射火星探测器的速度应为11.2 km/s＜v＜16.7 km/s.（　　） 3.由v＝，高轨道卫星运行速度小，故发射高轨道卫星比发射低轨道卫星更容易.（　　） 4.对于宏观物体的低速运动问题，相对论、量子力学与牛顿力学是一致的.（　　） 1.天体运动的物理量与轨道半径的关系 （1）由G＝m得v＝. （2）由G＝mω2r得ω＝. （3）由G＝mr得T＝2π. （4）由G＝ma得a＝. 【例1】（2024届镇江合格性考试模拟）把太阳系中各行星的运动近似看作匀速圆周运动，则离太阳越远的行星（　　） A.周期越大　　B.线速度越大　　 C.角速度越大　　D.加速度越大 2.宇宙速度 思路一：万有引力提供向心力，由G＝m得v＝. 思路二：重力提供向心力，由mg＝m得v＝. 【例2】（2023届徐州合格性考试模拟）在地面上发射飞行器，如果发射速度大于7.9 km/s而小于11.2 km/s，则它将（　　） A.绕地球做椭圆运动　　　　　 B.绕地球做圆周运动 C.挣脱地球的束缚绕太阳运动　　 D.挣脱太阳的束缚飞离太阳系 【例3】（2024届南京合格性考试模拟）假设地球质量不变，而地球的半径增大到原来的2倍，那么从地球发射人造卫星的第一宇宙速度的大小应为原来的（　　） A.　　B.2倍　　C.倍　　D. 3.人造地球卫星 （1）卫星的轨道平面可以在赤道平面内（如同步轨道），可以通过两极上空（极地轨道），也可以和赤道平面成任意角度. （2）因为地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球做圆周运动的向心力，所以地心必定是卫星圆轨道的圆心. （3）地球静止卫星： ①定周期：所有静止卫星的周期均为T＝24 h. ②定轨道：静止卫星轨道必须在地球赤道的正上方，运转方向必须跟地球自转方向一致，即由西向东. ③定高度：由G＝m（R＋h）可得，静止卫星离地面高度为h＝－R≈3.58×104 km≈6R. ④定速度：由于静止卫星的高度确定，则其轨道半径确定，因此线速度、角速度大小均不变. ⑤定加速度：由于静止卫星的高度确定，则其轨道半径确定，因此向心加速度大小也不变. 【例4】（2024届江苏合格性考试模拟）静止卫星相对于地面静止不动，犹如悬挂在天空中.下列说法正确的是（　　） A.静止卫星处于平衡状态　　B.静止卫星的速度是不变的 C.静止卫星的高度是一定的　　D.线速度应大于第一宇宙速度 4.牛顿力学的局限性与相对论时空观 （1）牛顿力学适用于低速运动的物体，相对论阐述了物体在以接近光速运动时所遵循的规律. （2）牛顿力学适用于宏观世界；量子力学能够正确描述微观粒子的运动规律. 【例5】（2024届江苏合格性考试模拟）下列运动不能用牛顿力学解释的是（　　） A.火箭携带卫星飞向太空　　 B.电子以接近光速运动 C.战斗机从辽宁号航母上起飞　　 D.高铁列车从盐城向北京飞驰 1.（2024届江苏合格性模拟）下列关于物理学家及其贡献的说法正确的是（　　） A.开普勒在牛顿的观测 ... ...