高三一轮 19.万有引力与宇宙航行　相对论（精品、经典）.pptx

第4讲　万有引力与宇宙航行　相对论;梳理必备知识;一、开普勒三定律;二、万有引力定律 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 、与它们之间距离r的二次方成 。 2.表达式 F= ,G为引力常量,其值为G= N·m2/kg2。 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 的距离。;三、宇宙速度 1.三种宇宙速度;四、相对论时空观与牛顿力学的局限性 1.绝对时空观 时间与空间都是独立于物体及其运动而存在的。 2.相对论时空观 (1)运动物体的长度(空间距离)和物理过程的快慢(时间进程)都跟物体的 . 有关。 (2)两个效应。;[科技情境] 2022年3月23日下午,“天宫课堂”第二课在中国空间站“天和”核心舱开讲,神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富互相配合,进行天地互动式授课,在轨演示了太空“冰雪”实验、水油分离实验、太空抛物实验等一系列炫酷又好玩的实验。 1.正误辨析 (1)“神舟十三号”的发射速度为第二宇宙速度。(　 　) (2)“太空教师”处于完全失重状态,但仍受地球引力。(　 　) (3)中国空间站在近似圆轨道上运动,在周期定律中k是由太阳决定的常数。 (　 　) (4)航天员抛出的冰墩墩相对空间站做匀速直线运动。(　 　);2.若已知地球自转周期为T,地球半径为R,地球表面的重力加速度大小为g,中国空间站距地面高度为h,则下列说法正确的是(　 　);;提升关键能力;考点一　开普勒定律的理解与应用;AB;AC;(2)行星从B到A过程中加速度如何变化?;AD;;考点二　万有引力定律的理解与应用;2.地球表面上的重力加速度;D;;AC;;C;;考点三　中心天体的质量和密度的估算;2.利用运行天体所受万有引力提供向心力(环绕法) 测出卫星(或行星)绕中心天体做匀速圆周运动的周期T和半径r。;[例7][利用天体表面的重力估算天体密度] 地球可视为质量均匀分布的球体。用弹簧测力计测某物体重力大小,在北极点称时读数为F1,在赤道上称时读数为F2;地球自转周期为T,引力常量为G。则地球密度的表达式为(??? 　);万有引力定律在天文上的典型应用就是计算天体的质量、密度、半径,此时要紧扣两个关键点。 一是紧扣一个物理模型:就是将天体(或卫星)的运动看成是匀速圆周运动。 二是紧扣一个物体做圆周运动的动力学特征,即天体(或卫星)的向心力由万有引力提供。;[例8][利用“环绕法”计算天体质量和密度] (多选)科学家在天文望远镜中看到太阳系外某一恒星有一行星,并测得行星围绕该恒星运行一周所用时间为 1 200年,它与该恒星的距离为地球到太阳距离的100倍。假设该行星绕恒星运行的轨道和地球绕太阳运行的轨道都是圆周,仅利用以上两个数据可以求出 (　 　) A.恒星质量和太阳质量之比 B.恒星密度和太阳密度之比 C.行星质量与地球质量之比 D.行星运行速度与地球公转速度之比;;B;;估算天体质量和密度的注意事项 (1)利用万有引力提供天体做圆周运动的向心力估算天体质量时,估算的只是中心天体的质量,而非环绕天体的质量。;考点四　卫星的运行规律(同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较);三类 轨道;2.物理量随轨道半径变化的规律;3.同步卫星 同步卫星指在赤道平面内,以和地球自转角速度相同的角速度绕地球运动的卫星。同步卫星又叫通信卫星,同步卫星有以下几个特点:;4.赤道上物体、近地卫星、同步卫星之间的关系比较;A;;[例11] [同步卫星、近地卫星、地球赤道上的物体的比较] 地球赤道上有一物体随地球的自转,所受的向心力为F1,向心加速度为a1,线速度为v1,角速度为ω1;绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星(高度忽略),所受的向心力为F2,向心加速度为a2,线速度为v2,角速度为ω2;地球的同步卫星所受的向心力为F3,向心加速度为a3,线速度为v3,角速度为ω3;地球表面的重力加速度为g,第一宇宙速度为v,假设三者质量相等,则(　 　) A.F1=F2F3 B.a1=a2=ga3 C.v1=v2=vv3 D.ω1=ω3ω2;;C;