56宇宙航行经典力学的局限性记一记宇宙航行与经典力学的局限性知识体系3个速度——第一、二、三宇宙速度几个关系——线速度、角速度、周期与轨道半径的关系辨一辨1.第一宇宙速度与地球的质量有关．(√)2．地球同步卫星可以定点于北京正上方．(×)3．若物体的发射速度大于第二宇宙速度，且小于第三宇宙速度，则物体可以绕太阳运行．(√)4．第一宇宙速度是人造地球卫星在圆周轨道上的最大运行速度．(√)5．在经典力学中，物体的质量随物体的运动状态变化而改变．(×)6．在狭义相对论中，物体的质量随物体的速度的增大而增大．(√)7．在一切惯性参考系中，测得的真空中的光速c是相同的．(√)想一想-1-1.人造卫星能够绕地球转动而不落回地面，是否是由于卫星不再受到地球引力的作用？提示：不是．人造地球卫星之所以能绕地球做圆周运动，正是地球对卫星的万有引力充当了向心力．2．第一、第二、第三宇宙速度的物理意义是什么？提示：第一、第二和第三宇宙速度指的都是发射速度——即在地面给发射体的初速度．分别对应能使物体成为地球卫星、脱离地球引力束缚和脱离太阳引力束缚的最小发射速度．3．是否在远轨道运行的卫星的机械能一定大于近轨道运行卫星的机械能？提示：不是．只有同一卫星在远轨道运行的机械能才大于在近轨道运行的机械能．不同卫星因其质量可能不同，故无法比较其机械能的大小．4．何为经典力学？其局限性何在？提示：经典力学是以牛顿三定律为基础理论体系，只能用于讨论宏观物体低速运动的问题，对于微观粒子的运动和高速运动问题的讨论则不适用．思考感悟：练一练1.[2019·广东省普通高中考试]关于经典力学的适用范围和局限性，下列说法正确的是()A．经典力学过时了，应该被量子力学所取代B．由于超音速飞机的速度太大，其运动不能用经典力学来解释C．人造卫星的运动不适合用经典力学来描述D．当物体速度接近光速时，其运动规律不适合用经典力学来描述答案：D2．[2019·广东省6月普通高中考试]关于地球同步通讯卫星，下列说法正确的是()A．若其质量加倍，则轨道半径也要加倍B．它以第一宇宙速度运行C．它以第二宇宙速度运行D．它绕地球运行时的角速度与地球自转角速度相同-2-答案：D3．[2019·浙江省普通高中考试]如图所示为1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中牛顿所画草图．他设想在高山上水平抛出物体，若速度一次比一次大，落点就一次比一次远．当速度足够大时，物理就不会落回地面，成为人造地球卫星．若不计空)气阻力，这个速度至少为(A．7.9km/sB．8.9km/sC．11.2km/sD．16.7km/s答案：A4．[2019·商丘一高高一期末](多选)近年来我国在航空航天事业上取得了长足进步，既实现了载人的航天飞行目标，又实现了航天员的出舱活动目标．如图所示，在某次航天飞行活动中，飞船先沿椭圆轨道1飞行，后在远地点P处点火加速，由椭圆轨道1变轨到圆轨道2，图中Q点为近地点．下)列判断正确的是(A．飞船在椭圆轨道1上运行时，经过Q点的速度小于经过P点的速度B．飞船在圆轨道2上时航天员出舱前后都处于完全失重状态C．飞船在圆轨道2上运行的周期大于在椭圆轨道1上运行的周期D．飞船在椭圆轨道1上通过P点的加速度小于在圆轨道2上通过P点的加速度答案：BC-3-要点一宇宙速度及其理解1.已知地球的质量约为火星质量的10倍，地球的半径约为火星半径的2倍，则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为()A．3.5km/sB．5.0km/sC．17.7km/sD．35.2km/sMm解析：构建公转模型，对卫星由万有引力提供向心力，有G2rv2GM地＝m，对近地卫星v近地＝，同理对航天器有v航＝r近地rv航GM火，联立两式有＝r航v近地M火r近地5＝，而v近地＝7.9km/s，5M地r航解得v航＝3.5km/s，A项正确．答案：A2．已知某天体的第一宇宙速度为8km/s，则高度为该天体半径的3倍轨道上宇宙飞船的运行速度为()A．22km/sB．4km/sC．42km/sD．2km/s解析：v1＝即B项正确．答案：B要点二人造地球卫星GM，v＝Rv1GM1，所以＝，所以v＝v1＝4km/s.4R2v123．(多选)三颗人造地球卫星A、B、C绕地球做匀速圆周运动，如图所示，已知mA＝mB
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