万有引力与宇宙航行单元综合训练 2024-2025学年高一下学期物理人教版(2019)必修第二册.docxVIP

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第七章万有引力与宇宙航行单元综合训练-2024-2025学年高一下学期物理人教版(2019)必修第二册

知识总结

一、引言

主要探讨万有引力定律及其应用，以及宇宙航行的基本原理。我们将首先回顾人类认识天体运动的历史，然后介绍开普勒行星运动定律，进而引出万有引力定律，并探讨其推导和应用。最后，我们将讨论宇宙航行的基本概念和原理。

二、人类认识天体运动的历史

1.“地心说”：古希腊科学家托勒密提出，地球是宇宙的中心，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动。

2.“日心说”：波兰天文学家哥白尼提出，太阳是宇宙的中心，地球和其他行星都绕太阳运动。这一观点打破了“地心说”的束缚，为后来的天文学发展奠定了基础。

三、开普勒行星运动定律

开普勒在研究第谷的行星观测记录时，发现了行星运动的三个定律：

1.轨道定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。

2.面积定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等。这意味着行星在靠近太阳时速度较快，在远离太阳时速度较慢。

3.周期定律：所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等。这一定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕地球的运动。

四、万有引力定律

牛顿在总结前人研究的基础上，提出了万有引力定律：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、m2的乘积成正比，与它们之间的距离r的二次方成反比。万有引力定律的表达式为F=Gm1m2/r2，其中G为引力常量。

五、万有引力定律的应用

1.行星运动：万有引力定律可以解释行星绕太阳运动的规律，以及卫星绕地球运动的规律。

2.宇宙航行：万有引力定律是宇宙航行的理论基础。在宇宙航行中，我们需要考虑航天器与地球之间的引力作用，以及航天器在轨道上的运动状态。

六、宇宙航行基本概念和原理

1.宇宙速度：指航天器在宇宙空间中的运动速度。根据航天器的轨道半径和速度，可以将宇宙速度分为第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度。

2.卫星轨道：指卫星绕地球或其他天体运动的路径。根据轨道的形状和性质，可以将卫星轨道分为圆轨道、椭圆轨道、抛物线轨道和双曲线轨道等。

3.宇宙航行的基本原理：利用万有引力定律和牛顿运动定律，通过改变航天器的速度和方向，实现航天器在宇宙空间中的稳定运动和轨道转移。

通过对万有引力定律和宇宙航行的介绍，使我们对宇宙中的天体运动和人类探索宇宙的活动有了更深入的了解。万有引力定律不仅是天文学和宇宙学的基础理论，也是人类探索宇宙的重要工具。在未来的学习和探索中，我们将继续深入了解这一领域的知识和技术，为人类探索宇宙做出更大的贡献。

名校习题集:

一、单选题：

1.1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动．如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为v1、v2，近地点到地心的距离为r，地球质量为M，引力常量为G.则

A.v1v2,v1=

2.2018年12月8日2时23分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器，开启了月球探测的新旅程，12月12日下午，经过约110小时的奔月飞行，嫦娥四号探测器到达月球附近。“嫦娥四号”从距月面高度为100km的环月圆轨道Ⅰ上的P点实施变轨，进入近月点为15km的椭圆轨道Ⅱ，由近月点Q成功落月，如图所示。关于“嫦娥四号”，下列说法正确的是(????)

A.沿轨道Ⅰ运动至P时，需制动减速才能进入轨道Ⅱ

B.沿轨道Ⅱ运行的周期大于沿轨道Ⅰ运行的周期

C.沿轨道Ⅱ运行时，在P点的加速度大于在Q点的加速度

D.在轨道Ⅱ上由P点运行到Q点的过程中，万有引力对其做负功

3.如图所示，设行星绕太阳的运动是匀速圆周运动，金星自身的半径是火星的n倍，质量为火星的k倍。不考虑行星自转的影响，则(????)

A.金星表面的重力加速度是火星的kn倍

B.金星的“第一宇宙速度”是火星的kn倍

C.金星绕太阳运动的加速度比火星小

4.登上火星是人类的梦想，“嫦娥之父”欧阳自远透露：中国计划于2020年登陆火星．地球和火星公转视为匀速圆周运动，忽略行星自转影响，根据如表，火星和地球相比(????)

行星

半径/

质量/

轨道半径/

地球

6.4

6.0

1.5

火星

3.4

6.4

2.3

A.火星的公转周期较小 B.火星做圆周运动的加速度较小

C.火星表面的重力加速度较大 D.火星的第一宇宙速度较大

5.有a、b、c、d四颗地球卫星，卫星a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，卫星b在地面附近近地轨道上正常运动，c是地球同步卫星，d是高空探测