2013-2014学年物理(沪科版)必修2教案：第四章 第3讲 万有引力与航天.pdfVIP

第3 讲 万有引力和航天 一、万有引力定律及其使用 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，引力的大小和物体的质量m 和m 的乘积成正比， 1 2 和它们之间距离r 的平方成反比． Gmm 2 ．表达式：F＝ 1 2 ，G为引力常量， r2 11 2 2 G＝6.67 ×10－ N· m /kg . 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． 二、宇宙速度 1．第一宇宙速度 (1)第一宇宙速度又叫环绕速度． 2 2 推导过程为：由mg＝mv/R＝GMm/R 得： GM v＝ R ＝ gR＝7.9 km/s. (2)第一宇宙速度是人造地球卫星在地面附近环绕地球做匀速 圆周运动时具有的速度． (3)第一宇宙速度是人造卫星的最大环绕速度，也是人造地球 卫星的最小发射速度． 2 ．第二宇宙速度(脱离速度) ：v ＝11.2 km/s，使物体挣脱地 2 球引力束缚的最小发射速度． 3 ．第三宇宙速度(逃逸速度) ：v ＝16.7 km/s，使物体挣脱太 3 阳引力束缚的最小发射速度． 三、经典时空观和相对论时空观 1．经典时空 (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． 2 ．相对论时空 (1)在狭义相对论中，物体的质量是随物体运动速度的增大而 m 增大的，用公式表示为m＝ 0 . v2 1－ c2 (2)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． 1．关于第一宇宙速度，下列说法正确的是( ) A．它是人造地球卫星绕地球运行的最小速度 B．它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度 C．它是使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度 D．它是卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的速度 GM 分析：根据v＝ ，在所有绕地球做匀速圆周运动的卫星 r 中，靠近地面运行的卫星，轨道半径最小，所以环绕速度最大， 即第一宇宙速度是最大环绕速度，同时也是把一个物体发射成为 卫星所必须具有的最小发射速度，所以选项 A 错误，选项 B、C 正确；当卫星在椭圆轨道上运动时，在近地点时，它的速度最大 但和第一宇宙速度无直接关系，选项D错误． 答案：BC 2．关于同步卫星(它相对于地面静止不动)，下列说法中正确 的是( ) A．它一定在赤道上空 B．同步卫星的高度、周期是一个确定的值 C．所有的同步卫星具有相同的速度和加速度 D．它运行的线速度一定介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之 间 分析：同步卫星相对地面静止，因此它