第5节 宇宙航行 第6节 经典力学的局限性

(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。

6.6 《经典力学的局限性》学案【学习目标】（1）知道牛顿运动定律的适用范围；（2）了解经典力学在科学研究和生产技术中的广泛应用；（3）知道质量与速度的关系，知道高速运动中必须考虑速度随时。

【重点难点】1.牛顿运动定律的适用范围。

2.高速运动的物体，速度和质量之间的关系。

【课前预习】1．经典力学认为，物体的质量与物体的运动状态；而狭义相对沦认为，物体的质量随着它的速度的增大而，若一个物体静止时的质量为，则当它以速度运动时，共质量m= 。

2.每一个天体都有一个引力半径，半径的大小由决定；只要天体实际半径它们的引力半径，那么由爱因斯坦和牛顿引力理论计算出的力的差异。

但当天体的实际半径接近引力半径时，这种差异。

3.19世纪末和20世纪以来，物理学的研究深入到，发现、、等微观粒子不仅有、，而且有，它们的运动规律不能用经典力学来说明。

[堂中互动][问题探究1]经典力学发展和伟大成就[教师点拨]经典力学发展经历了三个阶段：第一阶段是在伽利略、牛顿时代之前，人们对力学现象的研究大多直接反映在技术之中或完全融合在哲学之内，物理学就整体而言还没有成为独立的科学；第二阶段是从伽利略到牛顿，是经典力学从基本要领、基本定律到建成理论体系的阶段，在这一阶段有一系列的科学家为经典力学打下重要基础。

如伽利略、笛卡儿对惯性的研究发现了惯性定律和重力作用下的匀加速运动，奠定了牛顿第一定律和第二定律的基本思想，开普勒对天体运动的研究发现了行星运动三定律，为万有引力定律奠定基础，惠更斯对碰撞问题的研究等。

第三阶段是牛顿之后经典力学的新发展，后人对经典力学的表述形式和应用对象进行了拓展和完善。

经过几百年的发展和完善，经典力学取得了伟大成就：1.1687年，牛顿在前人的基础上发表了《自然哲学的数学原理》，这是一部奠定了经典力学基础的划时代的著作。

在这本书中，牛顿用数学方法证明了万有引力定律和三大运动定律，被认为是“人类智慧史上最伟大的一个成就”。

《经典力学的巨大成就和局限性》说课稿尊敬的各位评委、老师：大家好！今天我说课的题目是《经典力学的巨大成就和局限性》。

下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。

一、教材分析本节课是高中物理必修 2 中非常重要的一节内容，它在整个物理学的发展历程中具有承上启下的作用。

经典力学作为物理学的重要基础，不仅对过去的科学发展产生了深远影响，也为现代物理学的发展奠定了坚实的基础。

通过对经典力学成就的学习，学生能够体会到物理学的魅力和科学方法的重要性；而对其局限性的探讨，则有助于培养学生的批判性思维和科学态度，为后续学习相对论和量子力学等内容做好铺垫。

二、学情分析学生在之前的学习中已经掌握了牛顿运动定律、万有引力定律等经典力学的基本内容，具备了一定的分析和解决物理问题的能力。

然而，对于经典力学的发展历程、成就以及局限性，学生可能缺乏系统的认识和深入的思考。

在这个阶段，学生的思维正处于从形象思维向抽象思维过渡的时期，对于一些较为抽象的概念和理论，可能需要更多的实例和引导才能理解。

三、教学目标1、知识与技能目标（1）学生能够了解经典力学的发展历程和主要成就，包括牛顿运动定律、万有引力定律等。

（2）理解经典力学在宏观、低速领域的适用范围和局限性。

2、过程与方法目标（1）通过对经典力学发展历程的回顾，培养学生的历史思维和科学探究能力。

（2）通过对经典力学局限性的讨论，提高学生的批判性思维和创新能力。

3、情感态度与价值观目标（1）让学生感受物理学的发展是一个不断完善和创新的过程，培养学生的科学精神和探索精神。

（2）激发学生对物理学的兴趣，增强学生的学习动力。

四、教学重难点1、教学重点（1）经典力学的主要成就，如牛顿运动定律和万有引力定律的应用。

（2）经典力学的适用范围。

2、教学难点（1）理解经典力学的局限性。

（2）引导学生正确看待经典力学在物理学发展中的地位和作用。

物理高一下学期末复习分层达标训练：6.5&6.6《宇宙航行经典力学的局限性》新人教版【基础达标】1.关于地球同步卫星,下列说法中不正确的是( )A.它运行的线速度介于第一和第二宇宙速度之间B.它一定在赤道上空运行C.它运行的线速度一定小于第一宇宙速度D.各国发射这种卫星的轨道半径都是一样的2.如图所示的圆a、b、c，其圆心均在地球自转轴线上，b、c的圆心与地心重合，圆b的平面与地球自转轴垂直。

对环绕地球做匀速圆周运动的卫星而言( )A．卫星的轨道可能为aB．卫星的轨道可能为bC．卫星的轨道可能为cD．同步卫星的轨道一定为与b在同一平面内的b的同心圆【能力提升】3.(2012·海南高考)地球同步卫星到地心的距离r可用地球质量M、地球自转周期T与引力常量G表示为r=__________。

4.某人在一星球上以速率v竖直上抛一物体，经时间t物体以速率v落回手中，已知该星球的半径为R，求该星球上的第一宇宙速度。

答案解析1.【解析】选A。

同步卫星的轨道半径远大于地球半径,它运行的速度小于第一宇宙速度,A错,C 正确。

同步卫星由于与地球自转同步，且地球的万有引力提供它转动的向心力,据此可推出同步卫星一定在赤道的正上方,且距地面高度一定,即所有同步卫星的轨道半径都相同,B、D正确。

2.【解析】选B、C、D。

物体做圆周运动时，物体所受的合外力方向一定要指向圆心。

对于这些卫星而言，就要求所受的万有引力指向圆心，而卫星所受的万有引力都指向地心，所以A 选项错误，B、C选项正确；对于同步卫星来说，由于相对地球表面静止，所以同步卫星应在赤道的正上空，因此D选项正确。

3.【解析】设同步卫星的质量为m ，由万有引力等于卫星需要的向心力，得222Mm 4G m r r r T π==，解得答案： 4.【解题指南】解答本题应把握以下三点：(1)由竖直上抛运动求星球表面的重力加速度。

(2)在星球表面万有引力近似等于重力。

第五节 宇宙航行第六节 经典力学的局限性【巩固教材—稳扎稳打】1．关于第一宇宙速度，下面说法正确的是 ( )A ．它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B ．它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度C ．它是能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近地点的速度2．关于环绕地球运转的人造地球卫星，有如下几种说法，其中正确的是( )A. 轨道半径越大，速度越小，周期越长B. 轨道半径越大，速度越大，周期越短C. 轨道半径越大，速度越大，周期越长D. 轨道半径越小，速度越小，周期越长3．启动卫星的发动机使其速度加大，待它运动到距离地面的高度比原来大的位置，再定位使它绕地球做匀速圆周运动成为另一轨道的卫星，该卫星后一轨道与前一轨道相比( )A . 速率增大B ．周期增大C ．向心力增大D . 加速度增大4. 人造地球卫星绕地球作匀速圆周运动，其速率是下列的 ( )A ．一定等于7.9 km/sB . 等于或小于7.9 km/sC . 一定大于7.9 km/sD . 介于7.9 km/s~11.2 km/s【重难突破—重拳出击】1. 下列说法正确的是( )A ．经典力学能够说明微观粒子的规律性B ．经典力学适用于宏观物体的低速运动问题，不适用于高速运动问题C ．相对论和量子力学的出现，表示经典力学已失去意义D ．对于宏观物体的高速运动问题，经典力学仍能适用2．同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星 ( )A ．它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同值B ．它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的C ．它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同值D ．它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的3．两颗人造卫星A 、B 绕地球做圆周运动，周期之比为8:1:=B A T T ，则轨道半径之比和运动速率之比分别为( )A ．1:4:=B A R R ，2:1:=B A v vB ．1:4:=B A R R ，1:2:=B A v vC ．4:1:=B A R R ，2:1:=B A v vD ．4:1:=B A R R ，1:2:=B A v v4. 人造卫星绕地球做匀速圆周运动，设地球的半径为R ，地面处的重力加速度为g ，则人造卫星：( )A ．绕行的最大线速度为RgB ．绕行的最小周期为g R π2 C ．在距地面高为R 处的绕行速度为2Rg D ．在距地面高为R 处的周期为g R 2π2 5．宇宙飞船要与环绕地球运转的轨道空间站对接，飞船为了追上轨道空间站 ( )A ．可以从较低轨道上加速B ．可以从较高轨道上加速．C ．只能从与空间站同一高度轨道上加速D ．无论在什么轨道上，只要加速都行 6．发射地球同步卫星时，先将卫星发射到近地圆轨道1，然后在圆轨道1的Q 点经点火使卫星沿椭圆轨道2运行，待卫星到椭圆轨道2上距地球最远点P 处，再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，如图7-2所示．则卫星在轨道1、2和3上正常运行时，有： ( )A ．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B ．卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度C ．卫星在轨道1上经Q 点的加速度等于它在轨道2上经Q 点的加速度D ．卫星在轨道2上运行时经过P 点的加速度跟经过Q 点的加速度相等7．1998年8月20日，中国太原卫星发射中心为美国“铱”星公司成功发射了两颗“铱”星系统的补网星。