6.1万有引力与航天—知识点填空-2024高考物理回归课本基础知识填空（含答案）

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1．地心说和日心说
（1）地心说
① 是宇宙的中心，是静止不动的；
②太阳、月亮以及其他行星都绕 运动；
③地心说的代表人物是古希腊科学家 。
（2）日心说
① 是宇宙的中心，是静止不动的，所有行星都绕太阳做 ；
②日心说的代表人物是 。
（3）局限性
古人都把天体的运动看得很神圣，认为天体的运动必然是最完美、最和谐的 运动，但德国天文学家开普勒通过计算所得的数据和丹麦天文学家第谷的观测数据不符。
（4）发现行星运动规律的天文学家是 。
2．开普勒定律
（1）第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是 ，太阳处在 。
（2）第二定律：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 。
（3）第三定律：所有行星轨道的 跟它的 的比都相等。其表达式为，其中a是椭圆轨道的半长轴，T是公转周期，k是一个对所有行星 的常量。
3．行星运动的近似处理
（1）行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在 。
（2）行星绕太阳做 运动。
（3）所有行星 的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，即。
4．行星与太阳间的引力
（1）太阳对行星的引力：太阳对行星的引力，与行星的质量成 ，与行星和太阳间距离的二次方成 ，即。
（2）行星对太阳的引力：在引力的存在与性质上，太阳与行星的地位完全相当，因此行星对太阳的引力和太阳对行星的引力规律相同，即。
（3）太阳与行星间的引力：根据牛顿第三定律F=F′，所以有，写成等式就是。
5．月—地检验
（1）猜想：维持月球绕地球运动的力与使得苹果下落的力是同一种力，同样遵从“ ”的规律。
（2）推理：根据牛顿第二定律，物体在月球轨道上运动时的加速度大约是它在地面附近下落时的加速度的。
（3）结论：地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力遵从 （填“相同”或“不同”）的规律。
6．万有引力定律
（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 ，引力的大小与物体的 成正比、与它们之间 成反比。
（2）表达式：。
（3）引力常量G：由英国物理学家卡文迪许测量得出，常取G= N·m2/kg2。
7．计算天体的质量。
（1）地球的质量
①思路：地球表面的物体，若不考虑地球自转的影响，物体的重力等于 。
②关系式：
③结果：，只要知道g、R、G的值，就可计算出地球的质量。
（2）太阳的质量
①思路：质量为m的行星绕太阳做匀速圆周运动时， 充当向心力。
②关系式：
③结论：，只要知道引力常量G、行星绕太阳运动的周期T和轨道半径r就可以计算出太阳的质量。
④推广：若已知引力常量G、卫星绕行星运动的周期T和卫星与行星之间的距离r，可计算出行星的质量M。
8．发现未知天体
（1）海王星的发现：英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维耶根据天王星的观测资料，利用万有引力定律计算出天王星外“新”行星的轨道。1846年9月23日，德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星—— 。
（2）其他天体的发现：近100年来，人们在海王星的轨道之外又发现了冥王星、阋神星等几个较大的天体。
9．人造卫星
（1）牛顿的设想
如图所示，把物体水平抛出，如果速度 ，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为
（2）第一宇宙速度的推导
物体绕地球的运动可视为 运动，万有引力提供物体运动所需的向心力，所以，可得。
10．宇宙速度
11．从低速到高速
（1）所谓高速，就是指运动速度接近真空中的光速。
（2）在经典力学中，物体的质量是不随运动状态改变的，而狭义相对论指出，质量要随着物体运动速度的增大而 ，即。
（3）经典力学只适用于 运动，不适用于 运动。
12．从宏观世界到微观世界
（1）宏观世界粒子的运动特点
粒子具有确定的运动轨迹，根据质点的运动规律，应用 可以准确地预测质点在某时刻的位置。
（2）微观粒子的运动特点
就单个粒子来说，运动没有确定的运动轨迹，微观粒子既有粒子性，又有 ， 能够很好地描述微观粒子运动的规律。
（3）经典力学只适用于宏观世界，不适用于微观世界。
13．从弱引力到强引力：
（1）经典力学与行星轨道的矛盾
按牛顿的万有引力定律推算，行星应该沿着一些椭圆或圆做周期性运动，而实际的天文观测表明，行星的轨道并不是严格闭合的，它们的近日点在不断地旋进，如水星的运动。
实际观测到的水星的运动情况与爱因斯坦 的计算结果吻合得很好。
（2）经典力学只适用于弱引力，而不适用于
数值
意义
第一宇宙速度
km/s
物体在 绕地球做匀速圆周运动的速度
第二宇宙速度
11.2 km/s
使物体克服地球引力，永远离开地球的最小地面发射速度
第三宇宙速度
16.7 km/s
使物体挣脱太阳引力束缚，飞到太阳系外的最小地面发射速度
参考答案：
1． 地球 地球 托勒密 太阳 匀速圆周运动 哥白尼 匀速圆周 开普勒
【详解】（1）地心说
①[1]地球是宇宙的中心，是静止不动的；
②[2]太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动；
③[3]地心说的代表人物是古希腊科学家是托勒密。
（2）日心说
①[4]太阳是宇宙的中心，是静止不动的，所有行星都绕太阳做匀速圆周运动；
②[5]日心说的代表人物是哥白尼。
（3）局限性
[6]古人都把天体的运动看得很神圣，认为天体的运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动，但德国天文学家开普勒通过计算所得的数据和丹麦天文学家第谷的观测数据不符。
（4）[7]发现行星运动规律的天文学家是开普勒。
2． 椭圆 椭圆的一个焦点上 面积相等 半长轴的三次方 公转周期的二次方 都相同
【详解】略
3． 圆心 匀速圆周 轨道半径
【详解】（1）[1]行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心位置。
（2）[2]行星绕太阳做匀速圆周运动。
（3）[3]根据开普勒第三定律，所有行星轨道半径的三次方与它公转周期的平方的比值都相等，即
4． 正比 反比
【详解】略
5． 平方反比 相同
【详解】（1）[1]假设维持月球绕地球运动的力与使得苹果下落的力是同一种力，则两个力均应遵从与距离平方成反比的规律。
（3）[2]通过地—月检验，表明地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力是同一种力，从而推广到太阳、行星间的引力也遵从相同的规律。
6． 连线上 质量m1和m2的乘积 距离r的二次方
【详解】（1）[1][2][3]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的二次方成反比。
（2）表达式：。
（3）[4]引力常量G：由英国物理学家卡文迪许测量得出，常取。
7． 地球对物体的万有引力 行星与太阳间的万有引力
【详解】（1）[1] 地球表面的物体，若不考虑地球自转的影响，物体的重力等于地球对物体的万有引力。
（2）[2] 行星绕太阳做匀速圆周运动时，行星与太阳间的万有引力充当向心力。
8．海王星
【详解】（1）[1]海王星的发现：英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维耶根据天王星的观测资料，利用万有引力定律计算出天王星外“新”行星的轨道。1846年9月23日，德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星——海王星。
9． 足够大 人造地球卫星 匀速圆周
【详解】（1）[1][2]牛顿设想，把物体水平抛出，如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星。
（2）[3]物体绕地球的运动可视为匀速圆周运动，万有引力提供物体运动所需的向心力。
10． 7.9 地面附近
【详解】略
11． 增大 低速 高速
【详解】从低速到高速
（1）所谓高速，就是指运动速度接近真空中的光速。
（2）[1]在经典力学中，物体的质量是不随运动状态改变的，而狭义相对论指出，质量要随着物体运动速度的增大而增大，即
（3）[2][3]经典力学只适用于低速运动，不适用于高速运动。
12． 经典力学 波动性 量子力学
【详解】（1）[1]粒子具有确定的运动轨迹，根据质点的运动规律，应用经典力学可以准确地预测质点在某时刻的位置。
（2）[2][3]就单个粒子来说，运动没有确定的运动轨迹，微观粒子既有粒子性，又有波动性，量子力学能够很好地描述微观粒子运动的规律。
13． 广义相对论 强引力
【详解】（1）[1]实际的天文观测表明，行星的轨道并不是严格闭合的，它们的近日点在不断地旋进，如水星的运动。实际观测到的水星的运动情况与爱因斯坦广义相对论的计算结果吻合得很好。
（2）[2]经典力学只适用于弱引力，而不适用于强引力。