万有引力与航天经典力学的局限性
第四单元 万有引力与航天
高二（文班）物理学业水平考试复习资料（四）第四单元 万有引力与航天一、知识脉络二、知识点说明1、万有引力定律（1） 内容（2）万有引力定律公式： 122m m F Gr=，11226.6710/G N m kg -=⨯⋅ （3）万有引力定律适用于一切物体，但用公式计算时，注意有一定的适用条件。
2、万有引力定律在天文学上的应用。
（1）基本方法：①把天体的运动看成匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供：222Mm v G m m r r r ω== ②在忽略天体自转影响时，天体表面的重力加速度：2Mg G R=，R 为天体半径。
（2）天体质量的估算测出环绕天体作匀速圆周运动的半径r ，周期为T ，由2224Mm G m r r T π=得被环绕天体的质量为2324r M GT π=，3、三种宇宙速度①第一宇宙速度：v 1=7.9km/s ，人造卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动的速度。
②第二宇宙速度：v 2=11.2km/s ，使物体挣脱地球束缚，在地面附近的最小发射速度。
③第三宇宙速度：v 3=16.7km/s ，使物体挣脱太阳引力束缚，在地面附近的最小发射速度。
三．考点与练习考点1 通过有关事实了解万有引力定律的发现过程1．下列说法正确的是A ．地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其它行星都绕地球运动B ．太阳是静止不动的，地球和其它行星都绕太阳运动C ．太阳从东边升起，在西边落下，所以太阳是绕地球运动的一颗行星D ．“日心说”和“地心说”是对立统一的，都能正确地描述天体运行规律 2．公式r 3/ T 2=k ，下列说法正确的是A ．公式只适用于围绕太阳运行的行星B ．不同星球的行星或卫星，其常量k 是相同的C ．围绕地球运行的不同卫星，其常量k 是相同的D ．行星绕太阳的k 值与月亮绕地球的k 值是相同的 考点2 知道万有引力定律 3．下列说法中正确的有A ．行星与太阳之间的一对力是平衡力B ．行星与太阳之间的一对力，其力的性质是不相同的C ．如果太阳的质量减小一些则，则行星与太阳之间的这对力就不平衡了D ．行星既不能飞出太阳又不会被吸引到太阳上，是因为行星受的太阳的引力就是行星绕太阳运动的向心力4．关于牛顿得到的太阳与行星间的引力关系式，下列说法中正确的是A ．可以直接计算出太阳对地球的引力大小B ．是通过实验直接验证得出来的C ．这个规律也适用于地球与月球D ．这个规律不适用于人造卫星与地球 5．由太阳与行星间的引力关系式2rMm G F =A ．r 是行星与太阳中心间的距离B ．r 是行星表面与太阳表面的距离C ．比例系数G 是一个无单位的物理量D ．行星受到太阳的引力的方向就是行星太阳运行的切线方向 6．如果认为行星围绕太阳做匀速圆周运动，下面说法正确的是 A ．太阳对行星的引力等于行星做匀速圆周运动的向心力B ．太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比，与行星和太阳间的距离成反比C ．太阳对行星的引力可由实验得出D ．行星同时受到太阳的引力和向心力两个的力作用 7．一群质量不同的小行星在同一轨道上绕太阳旋转，则这些小行星的 A ．加速度和向心力都相同 B ．运行周期和运行速率都相同 C ．加速度和向心力都不同 D ．运行周期和运行速率都不同 8．关于万有引力常量G ,以下说法正确的是A ．在国际单位制中，G 的单位是N•m 2/kgB ．在国际单位制中,G 的数值等于两个质量各1kg 的物体，相距1m 时的相互吸引力C ．在不同星球上，G 的数值不一样D ．在不同的单位制中,G 的数值都一样 9．要使两物体间万有引力减小到原来的1/4,可采用的方法是A ．便两物体的质量各减少一半，距离保持不变B ．两物体间距离增至原来的2倍,质量不变周期定律开普勒行星运动定律轨道定律面积定律 发现万有引力定律 表述的测定天体质量的计算发现未知天体 人造卫星、宇宙速度应用万有引力定律C ．使其中一个物体质量减为原来的1/4,距离不变D ．使两物体质量及它们之间的距离都减为原来的1/410．如图所示，r而球的质量分布均匀，大小分别为m 1与m 2，则两球间万有引力的大小为 A ．221r m m GB ．2121r m m GC ．22121)(r r m m G +D ．22121)(r r r m m G ++ 11．一个物体在地球表面所受的重力为G ，则在距地面高度为地球半径的2倍时，所受引力为A ．G /2B ．G /3C ．G /4D ．G /9 考点3 万有引力定律的应用 12．火星的半径是地球半径的一半,火星的质量约是地球质量的1/9,那么地球表面50 kg 的物体受到地球的吸引力约是火星表面同质量的物体受到火星吸引力的 A ．2.25倍 B ．4/9倍 C ．4倍 D ．8倍13．已知引力常量G 、地球绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径为R ，地球绕太阳运行的周期T ，仅利用这三个数据，可以估算出的物理量A ．地球的质量B ．太阳的质量C ．太阳的半径D ．地球绕太阳运行速度的大小 14．我国预计在2007年10月26日发射一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥1号”。
必修二物理万有引力与航天知识点总结
必修二物理万有引力与航天知识点总结学习物理知识不是为了背诵定义公式，更不是为了做题，物理的魅力在于是当把它运用到实际生活中去时，可以为你又快又好的解决实际问题。
下面是整理的必修二物理万有引力与航天知识点，仅供参考希望能够帮助到大家。
必修二物理万有引力与航天知识点一、知识点(一)行星的运动1地心说、日心说：内容区别、正误判断2开普勒三条定律：内容(椭圆、某一焦点上;连线、相同时间相同面积;半长轴三次方、周期平方、比值、定值)、适用范围(二)万有引力定律1万有引力定律：内容、表达式、适用范围2万有引力定律的科学成就(1)计算中心天体质量(2)发现未知天体(海王星、冥王星)(三)宇宙速度：第一、二、三宇宙速度的数值、单位，物理意义(最小发射速度、环绕速度;脱离地球引力绕太阳运动;脱离太阳系)(四)经典力学的局限性：宏观(相对普朗克常量)低速(相对光速)二重点考察内容、要求及方式1地心说、日心说：了解内容及其区别，能够判断其科学性(选择)2开普勒定律：熟知其内容，第三定律考察尤多;适用范围(选择) 3万有引力定律的科学成就：计算中心天体质量、发现未知天体(选择)4计算中心天体质量、密度：重力等于万有引力或者万有引力提供向心力、万有引力的表达式、向心力的几种表达式(选择、填空、计算)5宇宙速度：第一、二、三宇宙速度的数值、物理意义(选择、填空);计算第一宇宙速度：万有引力等于向心力或重力提供向心力(计算)6计算重力加速度：匀速圆周运动与航天结合(或求周期)、平抛运动与航天结合(或求高度、时间)、受力分析(计算)7经典力学的局限性：了解其局限性所在，适用范围(选择)物理学专业介绍物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科，它揭示物质产生、演化、转化和相互作用等方面的基本规律，涉及从微观、宏观到宇观，从少体到多体，从简单到复杂的各种系统，是自然科学的核心和工程技术的基础，并与社会学科具有很强的交叉性;本专业旨在培养掌握坚实的、系统的物理学基础理论及较广泛的物理学基本知识和基本实验方法，具有一定的基础科学研究能力和应用开发能力，能发展成为在物理学及其相关交叉学科的不同专业领域继续深造或在相应的科学技术领域中从事科研、教学、技术、应用和管理等方面的创新性人才。
万有引力知识点总结
万有引力知识点总结《万有引力与航天》知识点回顾1．“地心说”和“日心说”的发展过程：“地心说“代表―托勒密；“日心说”代表―哥白尼2．开普勒行星运动定律(1)开普勒第一定律(轨道定律)行星运动的轨道不是正圆，行星与太阳的距离一直在变。
有时远离太阳，有时靠近太阳。
它的速度的大小、方向时刻在改变。
示意图如下：所有的行星围绕太阳运行的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，这就是开普勒第一定律。
(2)开普勒第二定律（面积定律）―对于任意一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
根据开普勒第二定律可得，行星在远日点的速率较小，在近日点的速率较大。
(3)开普勒第三定律（周期定律）所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，这是开普勒第三定律。
每个行星的椭圆轨道只有一个，但是它们运动的轨道的半长轴的三次方与公转周期的平方的比值是相等的。
R3我们用R表示椭圆的半长轴，T代表公转周期，表达式可为2 k T显然k是一个与行星本身无关的量，只与中心体有关。
开普勒第三定律对所有行星都适用。
对于同一颗行星的卫星，也符合这个运动规律。
3、万有引力定律（2）定律的内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比。
（3）定律的公式：如果用m1和m2表示两个物体的质量，用r表示它们的距离，那么万有引力定律可以用下面的公式来表示F Gm1m2 2r （4）说明：①万有引力定律的适用条件：万有引力定律中的物体是对质点而言，不能随意应用于一般物体。
对于相距很远因而可以看作质点的物体，公式中的r 就是指两个质点间的距离；对均匀的球体，可以看成是质量集中于球心上的质点，这是一种等效的简化处理方法。
思考：在公式中，当r→0时，F→∞是否有意义？②．万有引力的普遍性：任何客观存在的有质量的物体之间都存在着这种相互吸引的力。
③．万有引力的相互性：两物体间相互作用的引力，是一对作用力和反作用力。
通用版高中物理必修二第七章万有引力与宇宙航行知识点归纳总结(精华版)
(名师选题)通用版高中物理必修二第七章万有引力与宇宙航行知识点归纳总结(精华版)单选题1、经典力学有一定的局限性。
当物体以下列速度运动时，经典力学不再适用的是（）A．2.9×10−3m/s B．2.9×100m/sC．2.9×104m/s D．2.9×108m/s答案：D经典力学只适用于宏观、低速运动的物体，对微观、高速（接近光速）运动的物体不再适用，故ABC错误，D正确。
故选D。
2、嫦娥四号携带的机器人探测器玉兔二号，在月球表面上做了一系列实验，其中一个实验是将一质量为20g 的小球水平抛出的同时，在同一位置将质量为2g的羽毛由静止释放，下列判断正确的是（）A．小球先落到月球表面B．羽毛先落到月球表面C．两者同时落到月球表面D．条件不足，无法确定答案：C由于月球表面没有空气，小球及羽毛运动时都只受月球的引力作用，根据牛顿第二定律知G MmR2=ma a=GMR2其中M为月球质量，R为月球半径，所以，二者的加速度相同，羽毛初速度为零，小球竖直方向的初速度也为零，根据ℎ=12at2可知，二者同时落到月球表面，故C正确，ABD错误。
故选C。
3、2020年我国“北斗”系统实现在全球范围内提供服务．现北斗系统中有一颗地球同步卫星A，离地面的高度为5.6R，某时刻与离地面高度为2.3R的地球空间站B相隔最近。
已知地球半径为R，地球自转周期为24 h，卫星A和空间站B的运行轨道在同一平面内且运行方向相同。
则下列说法正确的是（）A ．卫星A 和空间站B 所在处的加速度大小之比aA ∶aB ＝1∶2 B ．卫星A 和空间站B 运行的线速度大小之比vA ∶vB ＝1∶√2C ．再经过24小时，卫星A 和空间站B 又相隔最近D ．卫星A 想实现和空间站B 对接，只需对卫星A 向后喷气加速即可 答案：B根据万有引力提供向心力G Mm r 2=m v 2r =ma =m 4π2T2r 可得a =GMr 2v =√GM rT =2π√r 3GM由题可知r A =5.6R +R =6.6R r B =2.3R +R =3.3RA ．根据a =GM r 2可知，卫星A 和空间站B 所在处的加速度大小之比a A a B =r B 2r A2=(3.3R)2(6.6R)2=14 故A 错误； B ．根据v =√GM r可知，卫星A 与空间站B 运行的线速度大小之比v A v B =√r B r A =√3.3R 6.6R =√2故B 正确；C ．根据T =2π√r 3GM 可知，卫星A 与空间站B 运行的周期大小之比T A T B =√r A3r B3=√(6.6R)3(3.3R)3=2√2地球自转周期为24 h，地球同步卫星A的周期T A=24h所以空间站B的周期T A=6√2h所以再经过24 h，卫星A和空间站B不会相隔最近，故C错误；D．同步卫星A在高轨道，空间站B在低轨道，卫星A想实现和空间站B对接，只需卫星A制动减速，从高轨道变到低轨道，故D错误。
经典力学的局限性
m
m0 v 1 2 c
2
式中m0是物体静止时的质量,m是物体速度为 v时的质量,c是真空中的光速 。
m
m0 v 1 2 c
2
可见,当v<<c时,m≈m0;当v趋近于c时,m趋近 于无穷大。因此,当物体的速度远小于真空中的 光速时,经典力学完全适用;当物体的速度接近光 速时,经典力学就不适用了。
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经典力学的局限性
经典力学的基础是牛顿运动定律,万有引力 定律更确立了牛顿的地位,牛顿运动定律和万有 引力定律在宏观、低速、弱引力的广阔领域,经 受实践检验。
由牛顿力学定律导出的动量守恒定律、机械 能守恒定律等是航空航天技术理论的基础。火箭、 人造地球卫星、航天飞机、宇宙飞船、行星探测 器等航天器的发射,都是牛顿力学规律的应用范 例……
经典力学(牛顿运动定律)在低速运动 的物体(低速世界)中成立(适用)。
设河流中的水相对于河岸的速度为v水岸,船相 对于水的速度为v船水,则在经典力学中,船相对于岸 的速度为：
v船岸 v船水 v水岸 (矢量和)
这似乎是天经地义的。但是,这个关系式涉及两个 不同的惯性参考系,而速度总是与位移及时间间隔的测 量相联系。相对论认为,同一过程的位移和时间的测量 在不同参考系中是不同的,因而上式不能成立。 当一些问题牛顿解释不了时,它就只好用上帝的万 能来解释,为此牛顿花费了后半生的心血,这正是牛顿的 悲剧。
不敢相信图中的横线是平行的,不过它就是平行的
两个位于中心的圆哪个大?其实一样大的!
两种不同的时空观
两种不同的时空观。 牛顿认为:空间是独立于物体及其运动而存在的, 时间也是独立于物体及其运动而存在的,这是一种 经典时空观。 爱因斯坦则认为:在研究物体的高速运动(速度 接近真空中的光速)时,物体的长度即物体占有的空 间,以及物理过程、化学过程,甚至还有生命过程的 持续时间,都与它们的运动状态有关,空间与时间不 再与物体及其运动无关而独立存在。这是一种崭 新的时空观。
万有引力与航天--1--word答案
万有引力与航天（一）基础题1、发现万有引力定律和测出引力常量的科学家分别是（ C ）A ．开普勒、卡文迪许B ．牛顿、伽利略C ．牛顿、卡文迪许D ．开普勒、伽利略2、以下说法正确的是（ B C ）A 、经典力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子B 、经典力学理论的成立具有一定的局限性C 、在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变D 、相对论与量子力学否定了经典力学理论3、关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是（ D ）A ．所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动B ．行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处C ．离太阳越近的行星运动周期越长D ．所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等4、我国发射的“神州六号”载人飞船，与“神州五号”飞船相比，它在更高的轨道上绕地球做匀速圆周运动，如图所示，下列说法中正确的是( A C )A ．“神州六号”的速度较小B ．“神州六号”的加速度大小与“神州五号”的相等C ．“神州六号”的周期更长D ．“神州六号”的周期与“神州五号”的相同5、对于万有引力定律的表达式221rm m G F =， 下面说法中正确的是（ A C ）A 、公式中G 为引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的B 、当r 趋近于零时，万有引力趋近于无穷大C 、m 1与m 2受到的引力总是大小相等的，而与m 1,m 2是否相等无关D 、m 1与m 2受到的引力总是大小相等，方向相反的，是一对平衡力6、一个行星，其半径是地球半径的3倍，质量是地球的25倍，则它表面的引力加速度是地球表面重力加速度的（ C ）A ．6倍B ．4倍C ．25/9倍D ．12倍中等题7、地球表面重力加速度为g ，地球半径为R ，引力常量为G ，下式关于地球密度的估算式正确的是（ A ）A ．RG g πρ43=B ．G R g 243πρ=C ．RG g =ρD ．2GR g =ρ8、地球质量为M.半径为R.自转角速度为ω，地面重力加速度为g ，万有引力恒量为G ，同步卫星的质量为m ，轨道半径为r ，则下面表示同步卫星的线速度的式子中正确的有：（A D ）A.v ＝ω rB.v ＝3GM ωC.v ＝GM 2r D.v ＝R g r 9某科学家估测一个密度约为3105.1⨯kg/m 3的液态星球是否存在，他的主要根据之一就是它自转的周期，假若它存在，其自转周期的最小值接近于（ A ）（万有引力恒量111067.6-⨯=G Nm 2/kg 2）A ．104sB ．105sC ．2×104sD ． 3×104s10、经长期观测人们在宇宙中已经发现了“双星系统”。
第七章小结-高一物理下学期新教材同步分层训练(人教版2019必修第二册)
新教材同步分层训练第七章万有引力与宇宙航行章小结基础知识知识点梳理：复习基础：知识点一、行星的运动一、两种对立的学说1.地心说(1)地球是宇宙的中心，是静止不动的；(2)太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动；(3)地心说的代表人物是古希腊科学家托勒密.2.日心说(1)太阳是宇宙的中心，是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳做匀速圆周运动；(2)日心说的代表人物是哥白尼.3.局限性(1)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.(2)开普勒研究了第谷的行星观测记录，发现如果假设行星的运动是匀速圆周运动，计算所得的数据与观测数据不符(填“不符”或“相符”).二、开普勒定律1.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.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面积相等.3.第三定律：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.其表达式为a3T2＝k，其中a是椭圆轨道的半长轴，T是公转周期，k是一个对所有行星都相同的常量.三、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，太阳处在圆心.2.行星绕太阳做匀速圆周运动.3.所有行星轨道半径r的三次方跟它的公转周期T的二次方的比值都相等，即r3T2＝k.技巧点拨一、开普勒定律的理解1.开普勒第一定律解决了行星运动的轨道问题行星绕太阳运行的轨道都是椭圆，如图所示.不同行星绕太阳运动的椭圆轨道是不同的，但所有轨道都有一个共同的焦点——太阳.开普勒第一定律又叫轨道定律.2.开普勒第二定律比较了某个行星在椭圆轨道上不同位置的速度大小问题(1)如图所示，在相等的时间内，面积S A ＝S B ，这说明离太阳越近，行星在相等时间内经过的弧长越长，即行星的速率越大.开普勒第二定律又叫面积定律.(2)近日点、远日点分别是行星距离太阳最近、最远的点.同一行星在近日点速度最大，在远日点速度最小. 3.开普勒第三定律比较了不同行星周期的长短问题(1)如图所示，由a 3T2＝k 知椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越长.比值k 是一个对所有行星都相同的常量.开普勒第三定律也叫周期定律.(2)该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，对于地球卫星，常量k 只与地球有关，而与卫星无关，也就是说k 值大小由中心天体决定. 二、开普勒定律的应用1.当比较一个行星在椭圆轨道不同位置的速度大小时，选用开普勒第二定律；当比较或计算两个行星的周期问题时，选用开普勒第三定律.2.由于大多数行星绕太阳运动的轨道与圆十分接近，因此，在中学阶段的研究中我们可以按圆轨道处理，且把行星绕太阳的运动看作是匀速圆周运动，这时椭圆轨道的半长轴取圆轨道的半径.知识点二、万有引力定律一：万有引力定律一、行星与太阳间的引力行星绕太阳的运动可看作匀速圆周运动.设行星的质量为m ，速度为v ，行星到太阳的距离为r . 天文观测测得行星公转周期为T ，则向心力F ＝m v 2r ＝m 4π2T2r ①根据开普勒第三定律：r 3T 2＝k ②由①②得：F ＝4π2k mr2③由③式可知太阳对行星的引力F ∝mr2根据牛顿第三定律，行星对太阳的引力F ′∝m 太r2则行星与太阳间的引力F ∝m 太mr2写成等式F ＝G m 太mr2.二、月—地检验1.猜想：地球与月球之间的引力F ＝G m 月m 地r 2，根据牛顿第二定律a 月＝Fm 月＝G m 地r 2.地面上苹果自由下落的加速度a 苹＝F ′m 苹＝G m 地R 2.由于r ＝60R ，所以a 月a 苹＝1602.2.验证：(1)苹果自由落体加速度a 苹＝g ＝9.8 m/s 2. (2)月球中心距地球中心的距离r ＝3.8×108 m. 月球公转周期T ＝27.3 d ≈2.36×106 s则a 月＝(2πT)2r ＝2.7×10－3 m/s 2(保留两位有效数字)a 月a 苹＝2.8×10－4(数值)≈160(比例).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，遵从相同的规律. 三、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m 1和m 2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：F ＝G m 1m 2r2，其中G 叫作引力常量.四、引力常量牛顿得出了万有引力与物体质量及它们之间距离的关系，但没有测出引力常量G .英国物理学家卡文迪什通过实验推算出引力常量G 的值.通常情况下取G ＝6.67×10－11 N·m 2/kg 2.技巧点拨一、对太阳与行星间引力的理解 导学探究1.是什么原因使行星绕太阳运动？答案 太阳对行星的引力使行星绕太阳运动.2.在推导太阳与行星间的引力时，我们对行星的运动怎么简化处理的？用了哪些知识？答案 将行星绕太阳的椭圆运动看成匀速圆周运动.在推导过程中，用到了向心力公式、开普勒第三定律及牛顿运动定律. 知识深化万有引力定律的得出过程二、万有引力定律 导学探究(1)通过月—地检验结果表明，地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力遵从相同的规律.一切物体都存在这样的引力，如图，那么，为什么通常两个人(假设两人可看成质点，质量均为100 kg ，相距1 m)间的万有引力我们却感受不到？(2)地球对人的万有引力与人对地球的万有引力大小相等吗？答案 (1)两个人之间的万有引力大小为：F ＝Gm 1m 2r 2＝6.67×10－11×100×1001N ＝6.67×10－7 N ，因引力很小，所以通常感受不到.(2)相等.它们是一对相互作用力. 知识深化1.万有引力定律表达式：F ＝G m 1m 2r2，G ＝6.67×10－11 N·m 2/kg 2.2.万有引力定律公式适用的条件 (1)两个质点间的相互作用.(2)一个均匀球体与球外一个质点间的相互作用，r 为球心到质点的距离. (3)两个质量均匀的球体间的相互作用，r 为两球心间的距离. 三、重力和万有引力的关系1.物体在地球表面上所受引力与重力的关系：除两极以外，地面上其他点的物体，都围绕地轴做圆周运动，这就需要一个垂直于地轴的向心力.地球对物体引力的一个分力F ′提供向心力，另一个分力为重力G ，如图所示.(1)当物体在两极时：G ＝F 引，重力达到最大值G max ＝G MmR2.(2)当物体在赤道上时：F ′＝mω2R 最大，此时重力最小G min ＝G MmR2－mω2R(3)从赤道到两极：随着纬度增加，向心力F ′＝mω2R ′减小，F ′与F 引夹角增大，所以重力G 在增大，重力加速度增大.因为F ′、F 引、G 不在一条直线上，重力G 与万有引力F 引方向有偏差，重力大小mg <G MmR2.2.重力与高度的关系若距离地面的高度为h ，则mg ′＝G Mm(R ＋h )2(R 为地球半径，g ′为离地面h 高度处的重力加速度).在同一纬度，距地面越高，重力加速度越小. 3.特别说明(1)重力是物体由于地球吸引产生的，但重力并不是地球对物体的引力.(2)在忽略地球自转的情况下，认为mg ＝G MmR2.知识点三：宇宙速度与人造地球卫星一、宇宙速度 1.牛顿的设想如图所示，把物体从高山上水平抛出，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.第一宇宙速度的推导(1)已知地球质量m 地和半径R ，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，即Gmm 地R 2＝m v 2R ，可得v(2)已知地面附近的重力加速度g 和地球半径R ，由mg ＝m v 2R得：v(3)二、人造地球卫星1.1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功.1970年4月24日，我国第一颗人造地球卫星“东方红1号”发射成功.为我国航天事业作出特殊贡献的科学家钱学森被誉为“中国航天之父”.2.地球同步卫星的特点地球同步卫星位于赤道上方高度约36 000 km 处，因相对地面静止，也称静止卫星.地球同步卫星与地球以相同的角速度转动，周期与地球自转周期相同. 三、载人航天与太空探索1.1961年苏联宇航员加加林进入东方一号载人飞船，铸就了人类首次进入太空的丰碑.2.1969年，美国阿波罗11号飞船发射升空，拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕.3.2003年10月15日9时，我国神舟五号宇宙飞船把中国第一位航天员杨利伟送入太空，截止到2017年底，我国已经将11名航天员送入太空，包括两名女航天员.4.2013年6月，神舟十号分别完成与天宫一号空间站的手动和自动交会对接；2016年10月19日，神舟十一号完成与天宫二号空间站的自动交会对接.2017年4月20日，我国发射了货运飞船天舟一号，入轨后与天宫二号空间站进行自动交会对接、自主快速交会对接等3次交会对接及多项实验.技巧点拨一、三个宇宙速度 1.第一宇宙速度 (1)两个表达式思路一：万有引力提供向心力，由G Mm R 2＝m v 2R 得v ＝GMR思路二：重力提供向心力，由mg ＝m v 2R得v ＝gR(2)含义①近地卫星的圆轨道运行速度，大小为7.9 km/s ，也是卫星圆轨道的最大运行速度.②人造卫星的最小发射速度，向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星困难，需要更多能量. 2.第二宇宙速度在地面附近发射飞行器，使之能够克服地球的引力，永远离开地球所需的最小发射速度，其大小为11.2 km /s.当发射速度7.9 km/s<v 0<11.2 km/s 时，物体绕地球运行的轨迹是椭圆，且在轨道不同点速度大小一般不同.3.第三宇宙速度在地面附近发射飞行器，使之能够挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外的最小发射速度，其大小为16.7 km/s. 二、人造地球卫星 1.人造地球卫星(1)卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步轨道)，可以通过两极上空(极地轨道)，也可以和赤道平面成任意角度，如图所示.(2)因为地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球做圆周运动的向心力，所以地心必定是卫星圆轨道的圆心. 2.近地卫星(1)v 1＝7.9 km/s ；T ＝2πRv 1≈85 min.(2)7.9 km/s 和85 min 分别是人造地球卫星做匀速圆周运动的最大线速度和最小周期. 3.同步卫星(1)“同步”的含义就是和地面保持相对静止，所以其周期等于地球自转周期. (2)特点①定周期：所有同步卫星周期均为T ＝24 h.②定轨道：同步卫星轨道必须在地球赤道的正上方，运转方向必须跟地球自转方向一致，即由西向东.③定高度：由G mM (R ＋h )2＝m 4π2T 2(R ＋h )可得，同步卫星离地面高度为h ＝3GMT 24π2－R ≈3.58×104 km ≈6R .④定速度：由于同步卫星高度确定，则其轨道半径确定，因此线速度、角速度大小均不变. ⑤定加速度：由于同步卫星高度确定，则其轨道半径确定，因此向心加速度大小也不变. 三、同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较1.同步卫星和近地卫星都是万有引力提供向心力，即都满足GMm r 2＝m v 2r ＝mω2r ＝m 4π2T2r r ＝ma n .由上式比较各运动量的大小关系，即r 越大，v 、ω、a n 越小，T 越大.2.同步卫星和赤道上物体都做周期和角速度相同的圆周运动.因此要通过v ＝ωr ，a n ＝ω2r 比较两者的线速度和向心加速度的大小.知识点四：相对论时空观与牛顿力学的局限性一、相对论时空观1.19世纪，英国物理学家麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在，并证明电磁波的传播速度等于光速c .2.1887年迈克耳孙—莫雷实验以及其他一些实验表明：在不同的参考系中，光的传播速度都是一样的！这与牛顿力学中不同参考系之间的速度变换关系不符(填“相符”或“不符”).3.爱因斯坦假设：在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的；真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的.4.时间延缓效应(1)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在同一地点完成这个动作的时间间隔为Δt ，那么两者之间的关系是Δt(2)Δt 与Δτ的关系总有Δt ＞Δτ，即物理过程的快慢(时间进程)与运动状态有关.(5.长度收缩效应：(1)如果与杆相对静止的人测得杆长是l 0，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(2)l 与l 0l ＜l 0，即运动物体的长度(空间距离)跟物体的运动状态有关.(填“无关”或“有关”) 二、牛顿力学的成就与局限性1.牛顿力学的成就：牛顿力学的基础是牛顿运动定律，万有引力定律的建立与应用更是确立了人们对牛顿力学的尊敬.2.牛顿力学局限性：牛顿力学的适用范围是低速(填“高速”或“低速”)运动的宏观(填“宏观”或“微观”)物体.(1)当物体以接近光速运动时，有些与牛顿力学的结论不相同. (2)电子、质子、中子等微观粒子的运动不能用牛顿力学来说明.3.牛顿力学不会被新的科学成就所否定，当物体运动的速度远小于光速c 时，相对论物理学与牛顿力学的结论没有区别. 技巧点拨一、相对论时空观 1.低速与高速(1)低速：通常所见物体的运动，如行驶的汽车、发射的导弹、人造地球卫星及宇宙飞船等物体皆为低速运动物体.(2)高速：有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近，这样的速度称为高速. 2.相对论的两个效应(1)时间延缓效应：运动时钟会变慢，即Δt ＝Δτ1－(v c )2.(2)长度收缩效应：运动长度会收缩，即l ＝l 01－(vc)2.3.对于低速运动的物体，相对论效应可以忽略不计，一般用经典力学规律来处理；对于高速运动问题，经典力学不再适用，需要用相对论知识来处理. 二、牛顿力学的成就与局限性 1.经典力学的成就(1)经典力学体系是时代的产物，是现代机械、土木建筑、交通运输以至航空航天技术的理论基础. (2)经典力学的思想方法对艺术、政治、哲学等社会科学领域也有巨大影响. 2.经典力学的局限性及适用范围(1)经典力学适用于低速运动的物体，相对论阐述物体在以接近光速运动时所遵循的规律. (2)经典力学适用于宏观世界；量子力学能够正确描述微观粒子的运动规律. 3.相对论和量子力学没有否定经典力学(1)当物体的运动速度远小于光速时，相对论物理学与经典物理学的结论没有区别；(2)当另一个重要常量即“普朗克常量”可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别. (3)相对论和量子力学并没有否定经典力学，经典力学是二者在一定条件下的特殊情形巩固所学一、单选题1．我国成功发射了一颗卫星，该卫星在近地点高度494.6公里、远地点高度500公里的轨道上运行，它的运行轨道可视为圆周，运行周期为94分24秒，关于该卫星下列表述正确的是（）A．该卫星轨道可以任意选择，地心不必在轨道平面内B．该卫星的发射速度不超过第一宇宙速度C．该卫星在轨道运行的速度大于地球同步卫星运行速度D．该卫星只需加速，即可追上同轨道运行的其他卫星2．两颗卫星绕着同一行星做圆周运动。
高中物理《万有引力与航天》练习题(附答案解析)
高中物理《万有引力与航天》练习题（附答案解析）学校:___________姓名：___________班级：_________一、单选题1．如图所示，两球间的距离为r ，两球的质量分布均匀，质量大小分别为m 1、m 2，半径大小分别为r 1、r 2，则两球间的万有引力大小为（ ）A ．122m m Gr B ．2212221m m G r r r ＋＋C ．12212()m m G r r +D ．12212()m m Gr r r ++2．2021年5月15日，我国首次火星探测任务天问一号探测器在火星乌托邦平原南部预选着陆区成功软着陆。
用h 表示着陆器与火星表面的距离，用F 表示它所受的火星引力大小，则在着陆器从火星上空向火星表面软着陆的过程中，能够描述F 随h 变化关系的大致图像是（ ）A ．B ．C ．D ．3．发现万有引力定律和测出引力常量的科学家分别是（ ） A ．牛顿、卡文迪许 B ．开普勒、卡文迪许 C ．开普勒、库仑D ．牛顿、库仑4．经典力学有一定的局限性。
当物体以下列速度运动时，经典力学不再适用的是（ ） A ．32.910m/s -⨯ B ．02.910m/s ⨯ C ．42.910m/s ⨯ D ．82.910m/s ⨯5．有a 、b 、c 、d 四颗地球卫星，a 还未发射，在地球赤道上随地球一起转动，b 在近地轨道做匀速圆周运动，c 是地球同步卫星，d 是高空探测卫星，各卫星排列位置如图所示。
关于这四颗卫星，下列说法正确的是（ ）A ．a 的向心加速度等于重力加速度g B ．c 在4 h 内转过的圆心角是6C ．在相同时间内，这四颗卫星中b 转过的弧长最长D ．d 做圆周运动的周期有可能是20小时6．2019年10月28日发生了天王星冲日现象，即太阳、地球、天王星处于同一直线，此时是观察天王星的最佳时间。
已知日地距离为0R ，天王星和地球的公转周期分别为T 和0T ，则天王星与太阳的距离为（ ）A 0B 0C 0D 07．如图所示，两颗人造卫星绕地球逆时针运动，卫星1、卫星2分别沿圆轨道、椭圆轨道运动，圆的半径与椭圆的半长轴相等，两轨道相交于A 、B 两点，某时刻两卫星与地球在同一直线上，如图所示，下列说法中正确的是（ ）A ．两卫星在图示位置的速度v 1<v 2B ．两卫星在A 处的加速度大小不相等C ．两颗卫星可能在A 或B 点处相遇D ．两卫星永远不可能相遇8．我们的银河系的恒星中大约四分之一是双星。
论“经典力学的局限性”
对 于强引力情 况 ，需要应用 爱因斯坦引力 理论。
力半径 ”的时候 ，这个 引力 半径 的值 南天 体的质量决 当天体的实际半径远 大于它们 的引力半径 时 ，爱 冈斯 定 。当天体 的实际半径接 近引力半径 时 ，由爱 迭斯坦 坦 引力理论和牛顿 引力 理论计算 出的力 的差异并 不很 Ｉ 和牛顿 引力 理论计算 出的力 的差异急剧增 大 ，在强 引 大 。 力情况下牛顿引力理论不冉适用 。
人造 地球卫 星 、航 天飞机 、宁 宙飞船 、行星探测 器等 正是 这两朵 Ｉ ， ｊ 的乌 云 ，不久 以后 酿成 了物理学 ｒＪ 航 天器的发射 …… ，所 以经典力学 在以后 的二百多年 中一场巨大变革 。也让我们 １ 到经典力学 的局限性 广 解
里几 乎统治 了物理 学的各个领 域。以至于英 同著名物 和科学 无穷尽 的道 理 ，在新 的领域 还有新 的规 律等待
例１ ．下列说法 中正确 的是
（ ）
Ａ ．牛顿运 动定 律就 是经典力学 Ｂ ．经典力学的基础是牛顿运动定律 Ｃ ．牛顿运动定律可 以解决 自然界 中所有的问题 Ｄ ．经典力 学可以解 决 自然界 中所有 的问题 解析 ：经典力 学并不等 于牛顿运动定律 ，牛顿运
的光 速时 ，经典力学 完全适用 ；当物 体的速度接近 光 动定律 只是经 典力学 的基础 ；经典 力学并非万能 ，也 有其适用 范围 ，并 不能解决 自然界 中所 有的问题 ，没 牛顿认 为 ：空间是独立 丁物体及其运动而存在的 ， 有哪个理论可 以解 决 自然界 中所有 的问题。搞清牛顿 时 间也是独立 于物 体及 其运动 而存 在的 ，这是一种 经 运动定律 和经 典力学的隶属关 系 ，明确 经典力学 的适
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大 。物 体的质量 与运动速度 的关系是 善，式 中 ｍ。 是物体 静止时 的质量 ，ｍ是物体 速度为 ｖ时的质量 ， ｃ 真空中的光速。 是 可 见 ，当 ｖ＜＜ｃ时 ，ｍ — ｍ ；当 ｖ 近于 ｃ ， ０ 趋 时 ｍ趋近 于无 穷大。 因此 ， 物体 的速度远 小于真空 中 速 时 ，经典力 学就不适用 ｒ。
高一物理万有引力与航天知识点归纳
高一物理万有引力与航天知识点归纳高一物理万有引力与航天知识点归纳在学习中，很多人都经常追着老师们要知识点吧，知识点也不一定都是文字，数学的知识点除了定义，同样重要的公式也可以理解为知识点。
为了帮助大家更高效的学习，以下是店铺收集整理的高一物理万有引力与航天知识点归纳，仅供参考，欢迎大家阅读。
高一物理万有引力与航天知识点归纳 1一、知识点(一)行星的运动1、地心说、日心说：内容区别、正误判断2、开普勒三条定律：内容(椭圆、某一焦点上;连线、相同时间相同面积;半长轴三次方、周期平方、比值、定值)、适用范围(二)万有引力定律1、万有引力定律：内容、表达式、适用范围2、万有引力定律的科学成就(1)计算中心天体质量(2)发现未知天体(海王星、冥王星)(三)宇宙速度：第一、二、三宇宙速度的数值、单位，物理意义(最小发射速度、最大环绕速度;脱离地球引力绕太阳运动;脱离太阳系)(四)经典力学的局限性：宏观(相对普朗克常量)低速(相对光速)二、重点考察内容、要求及方式1、地心说、日心说：了解内容及其区别，能够判断其科学性(选择)2、开普勒定律：熟知其内容，第三定律考察尤多;适用范围(选择)3、万有引力定律的科学成就：计算中心天体质量、发现未知天体(选择)4、计算中心天体质量、密度：重力等于万有引力或者万有引力提供向心力、万有引力的表达式、向心力的几种表达式(选择、填空、计算)5、宇宙速度：第一、二、三宇宙速度的数值、物理意义(选择、填空);计算第一宇宙速度：万有引力等于向心力或重力提供向心力(计算)6、计算重力加速度：匀速圆周运动与航天结合(或求周期)、平抛运动与航天结合(或求高度、时间)、受力分析(计算)7、经典力学的局限性：了解其局限性所在，适用范围(选择)高一物理万有引力与航天知识点归纳 2一、开普勒行星运动定律（1）、所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上，（2）、对于每一颗行星，太阳和行星的联线在相等的时间内扫过相等的面积，（3）、所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。
(人教版)物理必修二课件：6-5-宇宙航行、经典力学的局限性教学设计优质课件
第六章
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4．关于人造地球卫星(认为所有人造地球卫星绕地球做匀 速圆周运动)的叙述下面正确的是( )
A．所有人造地球卫星的轨道的圆心和地球的球心重合 B．可以成功发射一个在北京所处的纬度圈上方运行的人 造地球卫星 C．地球同步卫星必定位于赤道的上方 D．绕地球最快的人造地球卫星可以在典力学具有丰富的理论成果，也建立了验证科学的 方法体系 D．当物体运动速度很大、引力很强、活动空间很小(微观) 时，经典力学理论所得的结果与实验结果之间出现了较大的偏 差
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m0 6．对于公式 m＝ 2 2，下列说法正确的是( 1－ v / c A．式中的 m0 是物体以速度 v 运动时的质量
第六章
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A．“风云”一号离地面较高 B．“风云”一号每个时刻可观察到的地球表面范围较大 C．“风云”一号线速度较大 D．若某时刻“风云”一号和“风云”二号正好同时在赤 道上某个小岛的上空， 那么再过 12 小时，它们又将同时到达该 小岛的上空
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二、非选择题
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7．德国科学家用口径为 3.5 m 的天文望远镜，对猎户座中 位于银河系中心附近的星体进行了近 6 年的观察，发现了与银 河系中心距离 r＝6.0×109 km 的星体，正以 v＝2.0×103 km/s 的速度围绕银河系中心旋转，据此提出银河系中心可能存在一 个大黑洞．黑洞是一种密度极大的天体，其表面的引力是如此 之强， 以至包括光在内的所有物质都逃脱不了其引力的作用． 当 黑洞表面的物体速度达到光速 c 时才能恰好围绕其表面做匀速 圆周运动．
经典力学的局限性
经典力学的局限性［要点导学］1．以牛顿运动定律为基础的经典力学，在万有引力定律建立后，更趋完美。
几乎能解释当时所能看到的从天体到地面上的物体的运动现象，而且是那么地与实际相符合。
于是经典力学就被人们广泛接受，并被用到实际中去，带来了许多新技术革命，对人们的生产和生活带来了重大的影响。
2．经典力学的局限和任何理论一样，经典力学也有它的局限性，有它的适用范围。
（1）从低速到高速——狭义相对论：当物体运动的速度比真空中的光速小得多时，质量、时间和长度的变化很小，可以忽略，经典力学完全适用。
但如果物体运动速度可以和光速相比较时，质量、时间和长度的变化就很大，经典力学就不再适用，狭义相对论阐述了物体在以接近光速运动时所遵循的规律。
（2）从宏观到微观——量子力学：物理学研究深入到微观世界，发现微观粒子不但具有粒子的性质，还能产生干涉、衍射现象。
干涉和衍射是波所特有的性质。
也就是说微观粒子具有波动性。
这是牛顿经典力学无法解释的。
正是在这种情形下，量子力学应运而生，量子力学能够很好地解释微观粒子的运动规律。
（3）从弱引力到强引力——广义相对论：天文观测发现行星的轨道并不严格闭合，它们的近日点在不断地旋进。
这种现象称为行星的轨道旋进。
这是用牛顿万有引力定律无法得到满意解释的。
爱因斯坦创立了广义相对论，根据广义相对论计算出的水星近日点的旋进与天文观测能很好地吻合,爱因斯坦创立的广义相对论是一种新的时空引力理论，爱因斯坦还根据广义相对论预言了光线在经过大质量星体附近时会发生偏转，这也是被天文观测所证实的。
根据牛顿万有引力定律，假定一个球形天体总质量不变，并通过压缩减小它的半径，天体表面上的引力将会增加。
半径减小到原来的二分之一，引力增大到原来的四倍。
爱因斯坦引力理论表明，这个力实际上增大得更快些。
天体半径越小，这种差别越大。
根据牛顿的理论，当天体被压缩成半径几乎为零的一个点时，引力趋于无穷大。
爱因斯坦的理论则不然，引力趋于无穷大发生在半径接近一个“引力半径”的时候。
物理人教版必修2：第六章 万有引力与航天6.经典力学的局限性(同步精美课件)
7．对于时空观的认识，下列说法正确的是
( B )
A．相对论给出了物体在低速运动时所遵循的规律 B．相对论具有普遍性，经典物理学为它在低速运 动时的特例 C．相对论的出现使经典物理学在自己的适用范围内 不再继续发挥作用 D．经典物理学建立在实验的基础上，它的结论又受 到无数次实验的检验，因此在任何情况下都适用
解析 当天体的实际半径远大于它们的引力半径时， 由爱 因斯坦和牛顿引力理论计算出的力的差异并不很大； 但当 天体的实际半径接近引力半径时，这种差异将急剧增 大．故正确选项为 A.
答案 A
课时作业
1． 经典力学只适用于“宏观世界”， 这里的“宏观世界” 是指 A．行星、恒星、星系等巨大的物质领域 B．地球表面上的物质世界 C．人眼能看到的物质世界 D．不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质世界 ( D )
4．经典力学的适用范围：只适用于 低速 运动，不适用于
高速 运动； 只适用于 宏观 世界， 不适用于 微观 世界．
5．爱因斯坦的广义相对论说明：在 强引力 的作用下，牛 顿引力理论将不再适用．
探究归纳
一、经典力学的局限性的理解 典例 1 下列说法中正确的是 A．经典力学适用于任何情况下的任何物体 B．狭义相对论否定了经典力学 C．量子力学能够描述微观粒子运动的规律性 D．万有引力定律也适用于强相互作用力 ( C )
解析 经典力学只适用于宏观、低速、弱引力的情况，A 错误． 狭义相对论没有否定经典力学， 在宏观低速情况下， 相对论的结论与经典力学没有区别，B 错误． 量子力学正 确地描述了微观粒子运动的规律，C 正确． 万有引力定律 只适用于弱相互作用力，而对于强相互作用力是不适用 的，D 错误．
针对练习 1 下列说法正确的是 A．牛顿运动定律就是经典力学 B．经典力学的基础是牛顿运动定律
人教版物理必修二：6.6经典力学的局限性教学设计课件-优秀课件
船，然后以接近光速的高速度开始飞行．当你在高
速飞行的飞船上过了一年返回地球时，走出飞船后 你会发现地球上已经过了100万年——你已经到了地 球上的未来．”
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课 点
标 击
1．了解牛顿力学的适用范围． 2．了解牛顿的时空观和爱因斯坦的时空观． 3．知道质量与速度的关系，知道高速运动中物 体的质量不再是恒定的．
D．电子是微观粒子，整个加速过程根本就不能 用牛顿运动定律解释
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课 前 导 读
一、从低速到高速
1．低速与高速的概念． 牛顿运动规律 2．经典力学的基础是 ____________，牛顿运动定律 和万有引力定律在 ________ 、________ 宏观 、________ 低速 弱引力 的广阔 领域，包括天体力学 ________的研究中，经受了实践的检验，取得 了巨大的成就．
物理· 必修2（人教版）
第六章
第六节
万有引力与航天
经典力学的局限性
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情 景 切 入
20世纪30年代，爱因斯坦提出了“虫洞”理论．所 谓“ 虫洞”是宇宙中的隧道，它能扭曲空间，可以让原 本相隔亿万千米的地方近在咫尺．科学家认为，如果研 究成功，人类可能需要重新估计自己在宇宙中的角色和
问 探
题 究
问题 经典力学的成就有哪些？又有哪些局限性？
1．成就． 牛顿运动三定律和万有引力定律把天体的运动与 地上物体的运动统一起来，是人类对自然界认识的第 一次大综合，是人类认识史上的一次重大飞跃.
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问 探
题 究 研究方法 的代表 伽利略的“自然数学法”和牛顿的“归纳演 绎法”推动了物理、数学和哲学的发展 天体力学、材料力学和结构力学等得到了广 泛的应用 主要成就 18世纪60年代，力学和热力学的发展及应用， 引发了第一次工业革命 动量守恒定律、机械能守恒定律等，是航空 航天技术的理论基础
必修教材2第六章第6课时教案：经典力学的局限性
3、 阅读教材科学 漫步部分，体会时间 和空间是什么。
4、阅读教材“从 宏观到微观”部分，
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人教版物理必修教材②
(2)光速不变原理：在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速都一 样． 4、经典力学只适用于低速的物体 二、从宏观到微观 1、宏观与微观 微观：量子力学 宏观：经典力学 三、从弱引力到强引力 1、万有引力属于弱引力。解释了大量天体运动 2、强引力作用： ①若质量不变，半径变小时，引力会明显增大 ②黑洞 ③光线经过大质量物体时发生偏折 体的引力半径——假定一个球形天体的质量不变，并通过压缩减小它的 半径，天体表面上的引力将会增加，当引力趋于无穷大时，被压缩天体半径 接近的值——“引力半径” ． 只要天体的实际半径远大于它们的引力半径， 那么爱因斯坦和牛顿的理论计算出的力的差异并不很大．但当天体的实际半 径接近引力半径时，这种差异将急剧增大．这就是说，在强引力的情况下， 牛顿的万有引力理论将不再适用． 四、相对论与经典力学的关系 当物体速度远小于光速时，两者没有区别；当普朗克常数可以忽略不计 时，量子力学与经典力学没有区别。
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பைடு நூலகம்
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教学目标
过程与方法目标 情感态度价值观
教学方法 教学重点
阅读、自学、探究、交流、练习 牛顿定律的适用范围
教学设计：
教学内容与教师活动 一、从低速到高速 1、低速与高速 通常所见的物体的运动皆为低速运动，如行驶的汽车，发射的导弹、人 造卫星及宇宙飞船等．有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接 近，这样的速度称为高速． 2、质速关系是：在经典力学中，物体的质量是不变的，但爱因斯坦的 狭义相对论指出，物体的质量随速度的增大而增大，即 m
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别。 对于强引力情况，需要应用爱因斯坦引力理论。当天体的实际半径远大于它们的引力半径时，爱因斯坦引力
理论和牛顿引力理论计算出的力的差异并不很大。
八. 牛顿的科学方法： 本节教材在“科学足迹”栏目《牛顿的科学生涯》一文中总结了牛顿的科学方法，这些科学方法值得
我们借鉴： 重视实验：重视实验，从归纳入手，这是牛顿科学方法论的基础。 逻辑推论：为了归纳成功，不仅需要大量的可靠资料与广博的知识，而且要有清晰的逻辑头脑。 数学归纳：事物之间的本质联系只有通过数学才能归纳为能够测量、应用和检验的公式和定律。
如：18世纪60年代，力学与热力学的发展及其与生产的结合，使机器和蒸汽机得到改进和推广， 引发了第一次工业革命。
如：由牛顿力学定律导出的动量守恒定律、机械能守恒律等是航空航天技术理论的基础。火箭、 人造地球卫星、航天飞机、宇宙飞船、行星探测器等航天器的发射，都是牛顿力学规律的应用范 例…………
05:31
四. 两种不同的时空观： 本节教材在“科学漫步”栏目《时间和空间是什么？》一文中提到了牛顿和爱因斯坦的两种不同的时
空观。 牛顿认为：空间是独立于物体及其运动而存在的，时间也是独立于物体及其运动而存在的，这是一种
经典时空观。
爱因斯坦则认为：在研究物体的高速运动（速度接近真空中的光速）时，物体的长度即物体占有的空间，以 及物理过程、化学过程，甚至还有生命过程的持续时间，都与它们的运动状态有关，空间与时间不再与物体及其 运动无关而独立存在。这是一种崭新的时空观。
七. 经典力学的适用范围： 经典力学有它的适用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观
世界；只适用于弱引力情况，不适用于强引力情况。 对于高速运动（速度接近真空中的光速），需要应用爱因斯坦的相对论。当物体的运动速度远小于真
空中的光速时，相对论物理学与经典物理学的结论没有区别。 对于微观世界，需要应用量子力学。当普朗克常数可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区
万有引力与航天经典力学的局限性
1
一.牛顿主要贡献:
牛顿
牛顿三大定律 万有引力定律
05:31
牛顿所说： “如果说我看得远，那是因为我站在巨人们的肩上。”
经 典
牛顿
力
学
金
笛卡尔、胡克、哈雷等
字
塔
的
建
立
开普勒
伽利略、第谷
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ห้องสมุดไป่ตู้
哥白尼、亚里士多德
经典力学
第一次比较完整表述了惯性定 律
解决了完全弹性碰撞问题
汇报结束 谢谢大家!
请各位批评指正
32
三. 经典力学中速度叠加原理不再成立：
设河流中的水相对于河岸的速度为
,
船相对于水的速度为 ,
v 船水
则在经典力学中，船相对于岸的速度为
v v v （矢量和） 船岸 船水 水岸
v水 岸
这似乎是天经地义的。但是，这个关系式涉及两个不同的惯性参考系，而速度总是与位移（空间长度）及 时间间隔的测量相联系。相对论认为，同一过程的位移和时间的测量在不同参考系中是不同的，因而上式不能 成立。
（一）、经典时空观（绝对时空观）：
（1）同时的绝对性 （2）时间间隔的绝对性 （3）空间距离的绝对性
时间、长度和质量这三者都与参考系的运动无关。 超新星爆发的持续时间：
牛顿：25年。 {
实际：2年！？
爱因斯坦
狭义相对论 05:31
（二）、相对论时空观: 1、两条基本假设： （1）不同惯性参考系，物理规律相同 （2）任何惯性系，光速不变 2、狭义相对论结论： （1）同时是相对的 （2）动钟变慢 （3）动尺变短 （4）运动的物体质量变大
时间、长度和质量这三者都与参考系的运动有关。
经典时空观与相对论时空观：
光速 同时 时间与空间 质量
经典时空观 相对的 绝对的
与运动无关，绝对的 与运动无关，不变的
狭义相对论时空观 绝对的（不变） 相对的
与运动有关，相对的 随速度增加而增大
练习
五. 经典力学难以解释微观粒子的运动：
科学家们发现，电子、质子、中子等微观粒子不仅具有粒子性，同时还具有波动性，它们的运动在很多 情况下不能用经典力学来说明。20世纪20 年代量子力学的出现，才很好地揭示了微观世界的基本规律。
发现了行星运动规律
天体力学 生物力学 地质力学 磁流体力学 热弹性力学 等离子体动力学 化学流体动力学
经典力学 力
动量 能量
弹性力学 流体力学 刚体力学 塑性力学
经典力学的基础是牛顿运动定律，万有引力定律更确立了牛顿的地位，牛顿运动定律和万有引力 定律在宏观、低速、弱引力的广阔领域，经受实践检验。
伦琴发现X射线
汤姆生发现电子
贝克勒耳发现 天然放射线
宏观领域
微观世界
普朗克 创立
量子力学
经典物理对物理学思想和科学方法作了重点总结，它只适用于宏观低速的物体； 相对论和量子论则适用于微观高速粒子的运动。 因此，相对论和量子力学的建立,并不是对经典力学的否定。
六. 强引力作用下出现的问题： 牛顿的万有引力定律取得了巨大的成就，但在一些问题上也遇到了困难。例如：水星的公转轨道在不断
二. 物体的质量与运动速度有关: 在经典力学中，物体的质量是不随运动状态改变的。但是，按照20世纪初著名物理学家爱因斯
坦建立的狭义相对论，质量要随物体运动速度的增大而增大。物体的质量与运动
速度的关系是
，
式中m0是物体静止时的质量，m是物体速度为v时的质量，c是真空中的光速 。
m
m0 1 v2
c2
可见，当v＜＜c时，m≈m0；当v趋近于c时，m趋近于无穷大。因此，当物体的速度远小于真空中 的光速时，经典力学完全适用；当物体的速度接近光速时，经典力学就不适用了。