2025版高考物理一轮总复习知识梳理&易错辨析教案第5章万有引力与宇宙航行第14讲万有引力定律及应用相对论

这是一份2025版高考物理一轮总复习知识梳理&易错辨析教案第5章万有引力与宇宙航行第14讲万有引力定律及应用相对论，共2页。教案主要包含了开普勒行星运动定律，万有引力定律及应用，天体或卫星运动问题分析，宇宙速度，相对论时空观与牛顿力学的局限性等内容，欢迎下载使用。
一、开普勒行星运动定律
1．内容
(1)开普勒第一定律：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)开普勒第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间扫过相等的_面积__。
(3)开普勒第三定律：所有行星的轨道的_半长轴__的三次方跟它的_公转周期__的二次方的比值都相等，即 eq \f(a3,T2)＝k 。
2．适用条件：适用于宇宙中一切环绕同一中心天体的运动。
二、万有引力定律及应用
1．内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小与_两物体质量的乘积__成正比，与_两物体间距离的二次方__成反比。
2．公式：F＝ Geq \f(m1m2,r2) ，其中G为引力常量，G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，其值由卡文迪什通过扭秤实验测得。公式中的r是两个物体之间的_距离__。
3．适用条件：适用于两个_质点__或均匀球体；r为两质点或均匀球体球心间的距离。
三、天体或卫星运动问题分析
1．将天体或卫星的运动看成_匀速圆周__运动，其所需向心力由_万有引力__提供。
2．表达式
Geq \f(Mm,r2)＝ma＝meq \f(v2,r)＝mrω2＝ mreq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2π,T)))2 。
四、宇宙速度
1．第一宇宙速度
(1)第一宇宙速度又叫_环绕__速度，其数值为_7.9__km/s。
(2)第一宇宙速度是人造卫星在_地球表面__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小_发射__速度，也是人造卫星的最大_环绕__速度。
2．第二宇宙速度(脱离速度)
使物体挣脱_地球__引力束缚的最小发射速度，其数值为_11.2__km/s。
3．第三宇宙速度(逃逸速度)
使物体挣脱_太阳__引力束缚的最小发射速度，其数值为_16.7__km/s。
五、相对论时空观与牛顿力学的局限性
1．相对论时空观
(1)爱因斯坦的两个假设：①在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是_相同__的。
②真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是_相同__的。
(2)爱因斯坦假设的结果
①时间延缓效应
如果相对于地面以v运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为Δτ，地面上的人观察到该物体完成这个动作的时间间隔为Δt，那么两者之间的关系是Δt＝ eq \f(Δτ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(v,c)))2)) 。
②长度收缩效应
如果与杆相对静止的人测得杆长是l0，沿着杆的方向，以v相对杆运动的人测得杆长是l，那么两者之间的关系是l＝ l0eq \r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(v,c)))2) 。
2．牛顿力学的成就与局限性
牛顿力学适用于宏观物体，低速运动。
1.只有天体之间才存在万有引力。( × )
2．只要知道两个物体的质量和两个物体之间的距离，就可以由F＝eq \f(Gm1m2,r2)来计算物体间的万有引力。( × )
3．牛顿发现了万有引力定律并第一个测出了地球的质量。( × )
4．行星在椭圆轨道上运行速率是变化的，离太阳越远，运行速率越大。( × )
5．人造地球卫星绕地球运动，其轨道平面一定过地心。( √ )
6．探月卫星的发射速度必须大于第三宇宙速度。( × )
7．牛顿总结了前人的科研成果，在此基础上，经过研究得出了万有引力定律。( √ )
8．牛顿利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量。( × )