高一物理必修2第六章曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)(學(xué)案+教案)整理().doc

2011年春學(xué)期高一物理導(dǎo)學(xué)案 曹軍整理 班級(jí) 姓名 6.1 行星的運(yùn)動(dòng)課前預(yù)習(xí)1什么是地心說(shuō)？什么是日心說(shuō)？2開(kāi)普勒第一定律內(nèi)容是什么？3開(kāi)普勒第二定律內(nèi)容是什么？4開(kāi)普勒第三定律內(nèi)容是什么？課堂互動(dòng)【融會(huì)貫通】一、開(kāi)普勒第一定律做一做：用一條細(xì)繩和兩個(gè)圖釘來(lái)畫(huà)橢圓。想一想：橢圓上某點(diǎn)到兩個(gè)焦點(diǎn)的距離之和與橢圓上另一點(diǎn)到兩個(gè)焦點(diǎn)的距離之和有什么關(guān)系？說(shuō)一說(shuō)：開(kāi)普勒第一定律：所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是 ，太陽(yáng)處在 。二、開(kāi)普勒第二定律說(shuō)一說(shuō)：對(duì)任意一個(gè)行星來(lái)說(shuō)，它與太陽(yáng)的連線(xiàn)在 掃過(guò)相等的 。思考與討論：當(dāng)行星離太陽(yáng)比較近的時(shí)候，運(yùn)行的速度比較 ，而行星離太陽(yáng)比較遠(yuǎn)的時(shí)候，運(yùn)行的速度比較 。三、開(kāi)普勒第三定律說(shuō)一說(shuō)：所有行星的橢圓軌道的半長(zhǎng)軸的 跟公轉(zhuǎn)周期的 比值都相等。用公式來(lái)表示： 。思考與討論：比值k對(duì)太陽(yáng)的不同行星來(lái)說(shuō)一樣嗎？k與行星 ，而與 有關(guān)。對(duì)繞地球運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星來(lái)說(shuō)，k與衛(wèi)星 ，而與 有關(guān)。說(shuō)一說(shuō)：實(shí)際上，多數(shù)行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道與圓十分接近，這時(shí)開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)三定律可表述為：1行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道十分接近 ，太陽(yáng)處在 。2對(duì)某一個(gè)行星來(lái)說(shuō)，它繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度大?。ɑ蚪撬俣龋┎蛔?，即做 運(yùn)動(dòng)。3所有行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r的 跟它公轉(zhuǎn)周期T的 的比值都 。即 。【觸類(lèi)旁通】例1理論和實(shí)踐證明，開(kāi)普勒定律不僅適用于太陽(yáng)系中的天體運(yùn)動(dòng)，而且對(duì)一切天體（包括衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動(dòng)）都適用。關(guān)于開(kāi)普勒第三定律公式，下列說(shuō)法中正確的是（ ）A行星軌道的半長(zhǎng)軸越長(zhǎng)，自轉(zhuǎn)周期就越長(zhǎng)B行星軌道的半長(zhǎng)軸越長(zhǎng)，公轉(zhuǎn)周期就越長(zhǎng)C對(duì)于所有天體的行星或衛(wèi)星，k值都相等D不同天體的行星或衛(wèi)星，k值可能不相等例2A、B兩顆人造地球衛(wèi)星的質(zhì)量之比為l：2，軌道半徑之比為2：1，則它們的運(yùn)行周期之比為（ ）A1：2 B1：4 C2：1 D4：1【無(wú)師自通】1下列關(guān)于開(kāi)普勒對(duì)于行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)的說(shuō)法正確的是（ ）A所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓B所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是圓C所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的二次方跟公轉(zhuǎn)周期的三次方的比值都相同D所有行星的公轉(zhuǎn)周期與行星的軌道的半徑成正比2關(guān)于公式，下列說(shuō)法中正確的是（ ）A公式只適用于圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的行星B公式適用于宇宙中所有圍繞星球運(yùn)行的行星或衛(wèi)星C公式中的k值，對(duì)于所有行星（或衛(wèi)星）都相等D公式中的k值，只與中心天體有關(guān)，與繞中心天體旋轉(zhuǎn)的行星（或衛(wèi)星）無(wú)關(guān)3兩顆行星的質(zhì)量分別為，繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道半長(zhǎng)軸分別為，則它們的公轉(zhuǎn)周期之比為（ ） A B C D無(wú)法確定4宇宙飛船繞太陽(yáng)在近似圓形的軌道上運(yùn)動(dòng)，若宇宙飛船繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期為27y，則其軌道半徑是地球軌道半徑的（ ）A3倍 B6倍 C9倍 D81倍學(xué)后反思2011年春學(xué)期高一物理導(dǎo)學(xué)案 曹軍整理 班級(jí) 姓名 6.2 太陽(yáng)與行星間的引力課前預(yù)習(xí)1根據(jù)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，已知力的作用規(guī)律，可以確定物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；反過(guò)來(lái)，已知物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，能不能推測(cè)力的作用規(guī)律？2勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力線(xiàn)速度表達(dá)式為Fn= 。行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)開(kāi)普勒第三定律表達(dá)式為 。3為什么說(shuō)太陽(yáng)對(duì)行星有引力作用？又為什么說(shuō)行星對(duì)太陽(yáng)也有引力作用？4太陽(yáng)與行星間的引力大小跟哪些因素有關(guān)？沿什么方向？課堂互動(dòng)【融會(huì)貫通】一、太陽(yáng)對(duì)行星的引力想一想：為什么說(shuō)太陽(yáng)對(duì)行星有引力作用？試一試：推導(dǎo)太陽(yáng)對(duì)行星的引力F跟行星的質(zhì)量m及行星到太陽(yáng)的距離r的關(guān)系：1設(shè)行星的質(zhì)量為m，速度為v，行星到太陽(yáng)的距離為r，則行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力為F= 。2行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén)，則速度v與周期T關(guān)系為v= ，則向心力的周期表達(dá)式為F= 。3把開(kāi)普勒第三定律表達(dá)式變形為代入向心力公式F= 。4由上述公式可以說(shuō)太陽(yáng)對(duì)行星的引力F與 成正比，與 成反比，即F 。二、行星對(duì)太陽(yáng)的引力想一想：為什么說(shuō)行星對(duì)太陽(yáng)也有引力作用？說(shuō)一說(shuō)：行星對(duì)太陽(yáng)的引力F 與 成正比，與 成反比，即F 。三、太陽(yáng)與行星間的引力思考與討論：為什么說(shuō)太陽(yáng)與行星間的引力既與太陽(yáng)的質(zhì)量成正比又與行星的質(zhì)量成正比？說(shuō)一說(shuō)：根據(jù) 定律，太陽(yáng)對(duì)行星的引力F與行星對(duì)太陽(yáng)的引力F大小相等。概括地說(shuō)，太陽(yáng)與行星間的引力大小與 成正比，與 成反比，即F= 。太陽(yáng)與行星間的引力方向沿著 。【觸類(lèi)旁通】例1兩顆行星都繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們的質(zhì)量之比m1：m2=p，軌道半徑之比r1：r2=q，則它們的公轉(zhuǎn)周期之比T1：T2= ，它們受到太陽(yáng)的引力之比F1：F2= 。例2火星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)可看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，火星與太陽(yáng)間的引力提供火星運(yùn)動(dòng)的向心力。已知火星運(yùn)行的軌道半徑為r，運(yùn)行的周期為T(mén)，引力常量為G，根據(jù)太陽(yáng)與行星間的引力公式寫(xiě)出太陽(yáng)質(zhì)量M的表達(dá)式。【無(wú)師自通】1行星之所以繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，是因?yàn)?( )A行星運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性作用B太陽(yáng)是宇宙的控制中心，所以星體都繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)C太陽(yáng)對(duì)行星有約束運(yùn)動(dòng)的引力作用D行星對(duì)太陽(yáng)有排斥力作用，所以不會(huì)落向太陽(yáng)2太陽(yáng)對(duì)行星的引力與行星對(duì)太陽(yáng)的引力大小相等，其依據(jù)是 ( )A牛頓第一定定律 B牛頓第二定律C牛頓第三定律 D開(kāi)普勒第三定律3下面關(guān)于太陽(yáng)對(duì)行星的引力說(shuō)法中的正確的是 ( )A太陽(yáng)對(duì)行星的引力等于行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力B太陽(yáng)對(duì)行星的引力大小與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽(yáng)間的距離成反比C太陽(yáng)對(duì)行星的引力規(guī)律是由實(shí)驗(yàn)得出的D太陽(yáng)對(duì)行星的引力規(guī)律是由開(kāi)普勒定律和行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律推導(dǎo)出來(lái)的4關(guān)于太陽(yáng)與行星間引力的下列說(shuō)法中正確的是 ( )A公式中的 G 是比例系數(shù)，是人為規(guī)定的B這一規(guī)律可適用于任何兩物體間的引力C太陽(yáng)與行星間的引力是一對(duì)平衡力D檢驗(yàn)這一規(guī)律是否適用于其它天體的方法是比較觀(guān)測(cè)結(jié)果與推理結(jié)果的吻合性學(xué)后反思2011年春學(xué)期高一物理導(dǎo)學(xué)案 曹軍整理 班級(jí) 姓名 6.3 萬(wàn)有引力定律課前預(yù)習(xí)1地球吸引月球的力、地球吸引蘋(píng)果的力與太陽(yáng)吸引行星的力是不是同種性質(zhì)的力？2“月地檢驗(yàn)”要檢驗(yàn)什么？3萬(wàn)有引力定律是誰(shuí)發(fā)現(xiàn)的？?jī)?nèi)容是什么？是誰(shuí)首先在實(shí)驗(yàn)室比較準(zhǔn)確地得出了引力常量G的數(shù)值。課堂互動(dòng)【融會(huì)貫通】一、月地檢驗(yàn)說(shuō)一說(shuō)：“月地檢驗(yàn)”要檢驗(yàn)什么？如何檢驗(yàn)？試一試：地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期為27.3天（2.36106s），軌道半徑為地球半徑的60倍，地球半徑R =6.4106m。設(shè)質(zhì)量為m的物體在月球軌道上運(yùn)動(dòng)的加速度（月球公轉(zhuǎn)的向心加速度）為a，則，又，r=60R，得。因此得出結(jié)論 。二、萬(wàn)有引力定律說(shuō)一說(shuō)：萬(wàn)有引力定律：自然界中 兩個(gè)物體都相互吸引，引力的方向 上，引力的大小與 成正比、與它們之間的距離的 成反比。即F= 。三、引力常量說(shuō)一說(shuō)：英國(guó)物理學(xué)家 首先在實(shí)驗(yàn)室比較準(zhǔn)確地得出了引力常量G的數(shù)值。G的數(shù)值是G = 。想一想：測(cè)定引力常量G的數(shù)值有何意義？思考與討論：英國(guó)物理學(xué)家 把太陽(yáng)與行星之間的引力、地球與月球之間的引力、地球與地面物體之間的引力所遵從的規(guī)律推廣到宇宙萬(wàn)物之間，你覺(jué)得合適嗎？為什么我們平時(shí)感覺(jué)不到身邊的兩個(gè)物體會(huì)相互吸引呢？【觸類(lèi)旁通】例1關(guān)于萬(wàn)有引力定律，下列說(shuō)法中正確的是（ ）A牛頓是在開(kāi)普勒揭示的行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律，因此萬(wàn)有引力定律僅適用于天體之間B卡文迪許首先用實(shí)驗(yàn)比較準(zhǔn)確地測(cè)定了引力常量G的數(shù)值C兩物體各自受到對(duì)方的引力的大小不一定相等，質(zhì)量大的物體受到的引力也大D當(dāng)r等于零時(shí)，萬(wàn)有引力為無(wú)窮大例2質(zhì)量都為50Kg的兩個(gè)人相距1m，他們之間的萬(wàn)有引力大小是多大？這個(gè)力大約是每個(gè)人的重力的多少分之一？（g =10m/s2）【無(wú)師自通】1要使兩物體間的萬(wàn)有引力減小到原來(lái)的1/4，下列辦法不可采用的是（ ）A使兩物體的質(zhì)量各減小一半，距離不變B使其中一個(gè)物體的質(zhì)量減小到原來(lái)的1/4，距離不變C使兩物體間的距離增為原來(lái)的2倍，質(zhì)量不變D使兩物體間的距離和質(zhì)量都減為原來(lái)的1/42質(zhì)點(diǎn)A與質(zhì)點(diǎn)B相距L時(shí)萬(wàn)有引力為F，若將A的質(zhì)量增加為原來(lái)的3倍，B的質(zhì)量增加為原來(lái)的8倍，將AB間距離增大為2L，則AB間萬(wàn)有引力將為（ ）A/4 B6 C12 D24 F3地球質(zhì)量大約是月球質(zhì)量的81倍，在登月飛船通過(guò)月、地之間的某一位置時(shí)，月球和地球?qū)λ囊Υ笮∠嗟?，該位置到月球中心和地球中心的距離之比為（ ）A1：27 B1：9 C1：3 D9：14質(zhì)量均為0.8107Kg的兩艘輪船相距100m時(shí)，二者之間的萬(wàn)有引力大小與下列哪一個(gè)物體的重力大小相當(dāng)（ ）A一只螞蟻 B 一個(gè)雞蛋 C一頭大象 D 一個(gè)質(zhì)量為50 Kg的人5兩個(gè)質(zhì)量分布均勻的球質(zhì)量分別為m與4m，半徑分別為R與2R，表面相距為R，則兩球之間的萬(wàn)有引力為多大？學(xué)后反思2011年春學(xué)期高一物理導(dǎo)學(xué)案 曹軍整理 班級(jí) 姓名 6.4 萬(wàn)有引力理論的成就課前預(yù)習(xí)1怎樣在實(shí)驗(yàn)室“稱(chēng)量”地球的質(zhì)量？2怎樣根據(jù)地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期和軌道半徑計(jì)算太陽(yáng)的質(zhì)量？3萬(wàn)有引力定律在發(fā)現(xiàn)未知天體上有哪些成就？課堂互動(dòng)【融會(huì)貫通】一、計(jì)算天體的質(zhì)量1在實(shí)驗(yàn)室“稱(chēng)量”地球的質(zhì)量：說(shuō)一說(shuō)：卡文迪許為什么把自己測(cè)定引力常量G的實(shí)驗(yàn)說(shuō)成是“稱(chēng)量地球的重量”？試一試：“稱(chēng)量”地球質(zhì)量的原理公式是 ，需知的條件有 、 、 ，地球質(zhì)量的表達(dá)式為M= ，其數(shù)值為M= Kg。想一想：能不能用此方法“稱(chēng)量”月球的質(zhì)量？2計(jì)算太陽(yáng)的質(zhì)量：試一試：計(jì)算太陽(yáng)質(zhì)量的原理公式是 ，需知的條件有 、 、 ，太陽(yáng)質(zhì)量的表達(dá)式為M= ，其數(shù)值為M= Kg。思考與討論：1行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)時(shí)軌道半徑的三次方與公轉(zhuǎn)周期的平方的比值k跟什么因素有關(guān)？2在什么情況下用此方法計(jì)算天體的質(zhì)量？計(jì)算出的是運(yùn)行天體的質(zhì)量還是中心天體的質(zhì)量？3能不能用此方法計(jì)算地球的質(zhì)量？想一想：如果把天體看作質(zhì)量分布均勻的球體，怎樣計(jì)算天體的密度？二、計(jì)算天體的重力加速度說(shuō)一說(shuō)：計(jì)算天體的重力加速度的原理公式是 ，重力加速度的表達(dá)式g= 。三、發(fā)現(xiàn)未知天體說(shuō)一說(shuō)：根據(jù)萬(wàn)有引力定律，人們發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)的行星 、 ，還計(jì)算了一顆著名慧星 慧星的軌道并正確預(yù)言了它的回歸。【觸類(lèi)旁通】例1地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道半徑是R1，周期是T1，月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道半徑是R2，周期是T2，則太陽(yáng)質(zhì)量與地球質(zhì)量之比是（ ）A B C D例2假設(shè)火星和地球都是球體，火星的質(zhì)量M1與地球質(zhì)量M2之比= p；火星的半徑R1與地球的半徑R2之比= q，那么火星表面的引力加速度g1與地球表面的重力加速度g2之比為（ ）A Bp q CDpq【無(wú)師自通】1利用下列哪組數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出地球質(zhì)量（ ）A已知地球繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑和周期B已知月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑和周期C已知月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑和角速度D已知地球半徑和地球表面重力加速度2木星是太陽(yáng)系中最大的行星，它有眾多衛(wèi)星。觀(guān)察測(cè)出：木星繞太陽(yáng)作圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r1、 周期為T(mén)1；木星的某一衛(wèi)星繞木星作圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r2、 周期為T(mén)2，已知萬(wàn)有引力常量為G，則根據(jù)題中給定條件（ ）A能求出木星的質(zhì)量 B能求出木星與衛(wèi)星間的萬(wàn)有引力C能求出太陽(yáng)與木星間的萬(wàn)有引力 D可以斷定3“探路者”號(hào)宇宙飛船在宇宙深處飛行過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)A天體有一顆靠近表面飛行的衛(wèi)星，并測(cè)得衛(wèi)星的周期為T(mén)，試計(jì)算A天體的密度。4火星的質(zhì)量和半徑分別約為地球的和，地球表面的重力加速度為g，則火星表面的重力加速度約為（ ）A0.2g B0.4g C2.5g D5g5某天體的質(zhì)量約是地球質(zhì)量的32倍，半徑約是地球半徑的2倍，已知地球表面的重力加速度為9.8m/s2，求：（1）該天體表面的重力加速度為多大？（2）如果分別在該天體表面和地球表面以同樣的初速度豎直上拋一物體，物體在該天體上上升的最大高度與在地球上上升的最大高度之比是多少？學(xué)后反思2011年春學(xué)期高一物理導(dǎo)學(xué)案 曹軍整理 班級(jí) 姓名 6.4 萬(wàn)有引力理論的成就（習(xí)題課）【觸類(lèi)旁通】例1銀河系的恒星中大約四分之一是雙星。某雙星由質(zhì)量不等的星體S1和S2構(gòu)成，兩星在相互之間的萬(wàn)有引力作用下繞兩者連線(xiàn)上某一定點(diǎn)O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 由天文觀(guān)測(cè)得其周期為T(mén)，S1到O點(diǎn)的距離為r1，S1和S2的距離為r，已知萬(wàn)有引力常量為G。由此可求出S2的質(zhì)量為 ( )A B C D例2某科學(xué)家估測(cè)一個(gè)密度約為kg/m3的液態(tài)星球是否存在，他的主要根據(jù)之一就是它自轉(zhuǎn)的周期，假若它存在，其自轉(zhuǎn)周期的最小值約為（ ）（引力常量Nm2/kg2）A104s B105s C2104s D 3104s例31990年5月，紫金山天文臺(tái)將他們發(fā)現(xiàn)的第2752號(hào)小行星命名為吳健雄星，該小行星的半徑為16 km.，若將此小行星和地球均看成質(zhì)量分布均勻的球體，小行星密度與地球相同，已知地球半徑R=6 400 km，地球表面重力加速度為g，則這個(gè)小行星表面的重力加速度為（ ）A400g B C20g D【無(wú)師自通】12001年10月22日，歐洲航天局由衛(wèi)星觀(guān)測(cè)發(fā)現(xiàn)銀河系中心存在一個(gè)超大型黑洞，命名為MCG63015，由于黑洞的強(qiáng)大引力，周?chē)镔|(zhì)大量掉入黑洞，假定銀河系中心僅此一個(gè)黑洞，已知太陽(yáng)系繞銀河系中心勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，下列哪一組數(shù)據(jù)可估算該黑洞的質(zhì)量（ ）A.地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期和速度 B.太陽(yáng)的質(zhì)量和運(yùn)行速度C.太陽(yáng)質(zhì)量和到MCG63015的距離 D.太陽(yáng)運(yùn)行速度和到MCG63015的距離2最近，科學(xué)家在望遠(yuǎn)鏡中看到太陽(yáng)系外某一恒星有一行星，并測(cè)得它圍繞恒星運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間為1200 年，它與該恒星的距離為地球到太陽(yáng)距離的100倍。假定該行星繞恒星運(yùn)行的軌道和地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道都是圓周，僅利用以上兩個(gè)救據(jù)可以求出的量有（ ）A恒星質(zhì)量與太陽(yáng)質(zhì)量之比 B恒星密度與太陽(yáng)密度之比 C行星質(zhì)量與地球質(zhì)量之比 D行星運(yùn)行速度與地球公轉(zhuǎn)速度之比 3一飛船在某行星表面附近沿圓軌道繞該行星飛行.認(rèn)為行星是密度均勻的球體，要確定該行星的密度，只需要測(cè)量（ ）A飛船的軌道半徑 B飛船的運(yùn)行速度 C飛船的運(yùn)行周期 D行星的質(zhì)量4英國(guó)新科學(xué)家（New Scientist）雜志評(píng)選出2008年度世界8項(xiàng)科學(xué)之最，在XTEJ1650-500雙星系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的最小黑洞位列其中，若某黑洞的半徑約45km，質(zhì)量和半徑滿(mǎn)足 （為光速，為引力常量），則該黑洞表面重力加速度的數(shù)量級(jí)為（ ） A B C D5某星球的質(zhì)量約為地球的9倍，半球約為地球的一半，若從地球上高h(yuǎn)處平拋一物體，射程為60 ，則在該星球上，從同樣高度，以同樣的初速度平拋同一物體，射程應(yīng)為（ ）A.10 B.15 C.90 D.3606我國(guó)已啟動(dòng)“登月工程”，計(jì)劃2011年左右實(shí)現(xiàn)登月飛行。設(shè)想在月球表面上，宇航員測(cè)出小物塊自由下落h高度所用的時(shí)間為t，當(dāng)飛船在靠近月球表面圓軌道上飛行時(shí)，測(cè)得其環(huán)繞周期是T，已知引力常量為G根據(jù)上述各量，試求：月球表面的重力加速度； 月球的質(zhì)量。 學(xué)后反思2011年春學(xué)期高一物理導(dǎo)學(xué)案 曹軍整理 班級(jí) 姓名 6.5 宇宙航行課前預(yù)習(xí)1什么是第一宇宙速度？地球的第一宇宙速度是多大？怎樣推導(dǎo)地球的第一宇宙速度？2什么是第二宇宙速度？地球的第二宇宙速度是多大？3什么是第三宇宙速度？地球的第三宇宙速度是多大？課堂互動(dòng)【融會(huì)貫通】一、宇宙速度1. 第一宇宙速度:說(shuō)一說(shuō)：在地面附近將物體以一定的水平速度發(fā)射出去，如果速度 ，物體不再在落回地球表面，而是剛好在地球表面附近圍繞地球做 運(yùn)動(dòng)，成為地球的 ，這時(shí)的發(fā)射速度就叫做第一宇宙速度。第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星的最 發(fā)射速度，也是衛(wèi)星在地球表面附近圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)行速度，是人造地球衛(wèi)星的最 運(yùn)行速度。試一試：設(shè)地球的質(zhì)量為M，人造地球衛(wèi)星的質(zhì)量為m、運(yùn)行速度為v、它到地心的距離為r，衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由 提供，即 ，則v= 。當(dāng)衛(wèi)星在地球表面附近運(yùn)動(dòng)時(shí)，它到地心的距離可以看作地球的半徑R=6400Km，則v= km/s。想一想：有沒(méi)有其它方法推導(dǎo)地球的第一宇宙速度？思考與討論：人造地球衛(wèi)星的線(xiàn)速度跟半徑是什么關(guān)系？衛(wèi)星的線(xiàn)速度什么時(shí)候最大？衛(wèi)星的周期跟半徑是什么關(guān)系？衛(wèi)星的周期什么時(shí)候最??？什么是地球同步衛(wèi)星？地球同步衛(wèi)星有哪些特點(diǎn)？2. 第二宇宙速度:說(shuō)一說(shuō)：在地面附近發(fā)射物體，當(dāng)物體的速度等于或大于 km/s，它就會(huì)克服 的引力，永遠(yuǎn)離開(kāi)地球，成為太陽(yáng)的人造行星，這時(shí)的發(fā)射速度就叫做第二宇宙速度。思考與討論：在地面附近發(fā)射物體，如果發(fā)射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，它繞地球運(yùn)行的軌跡是 。3. 第三宇宙速度:說(shuō)一說(shuō)：在地面附近發(fā)射物體，當(dāng)物體的速度等于或大于 km/s，它就會(huì)掙脫 的束縛，飛到太陽(yáng)系以外，成為人造小恒星，這時(shí)的發(fā)射速度就叫做第三宇宙速度。二、夢(mèng)想成真：說(shuō)一說(shuō)：1957年10月4日，世界上第一顆人造地球衛(wèi)星在 發(fā)射成功，衛(wèi)星質(zhì)量83.6kg，衛(wèi)星繞地球運(yùn)行周期 。1962年4月12日，蘇聯(lián)人 成為第一個(gè)乘載人飛船進(jìn)入太空的人。1969年7月20日，人類(lèi)成功登上月球。2003年10月15日，我國(guó)成功發(fā)射神航五號(hào)載人飛船，把中國(guó)第一位航天員 送入太空。【觸類(lèi)旁通】例1海王星的質(zhì)量約是地球的16倍，它的半徑是地球的4倍，地球的第一宇宙速度為7.9km/s，則海王星的第一宇宙速度為多大？例2兩顆人造地球衛(wèi)星A、B繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期之比為T(mén)A：TB=1：8，則A、B的軌道半徑之比和運(yùn)行速率之比分別為（ ）ARA：RB=4：1，VA：VB=1：2 BRA：RB=4：1，VA：VB=2：1CRA：RB=1：4，VA：VB=1：2 DRA：RB=1：4，VA：VB=2：1【無(wú)師自通】1關(guān)于第一宇宙速度，下面說(shuō)法中正確的是（ ）A它是人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的最小速度B它是人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的最大速度C它是近地圓形軌道上人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行速度D它是能使衛(wèi)星進(jìn)人近地圓形軌道的最小發(fā)射速度2已知地球半徑為R，地球表面重力加速度為g，不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響。（1）推導(dǎo)第一宇宙速度v1的表達(dá)式；（2）若衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行軌道距離地面高度為h，求衛(wèi)星的運(yùn)行周期T。3據(jù)報(bào)道，“嫦娥一號(hào)”和“嫦娥二號(hào)”繞月飛行器的圓形軌道距月球表面分別約為200Km和100Km，運(yùn)動(dòng)速率分別為v1和v2，那么v1和v2的比值為（月球半徑取1700Km）（ ）A B C Dabc4如圖所示，a、b、c是在地球大氣層外圓形軌道上運(yùn)行的三顆人造地球衛(wèi)星，且M a =M b Mc，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（ ）Ab、c的線(xiàn)速度大小相等，且小于a的線(xiàn)速度Bb、c運(yùn)行周期相同，且大于a的運(yùn)行周期Cb、c的向心加速度大小相等，且小于a的向心加速度Db、c的向心力大小相等，且小于a的向心力5在地球（看作質(zhì)量均勻分布的球體）上空有許多同步衛(wèi)星，下面說(shuō)法中正確的是（ ）A它們的質(zhì)量可能不同 B它們的速率可能不同C它們的向心加速度大小可能不同 D它們離地面的距離可能不同學(xué)后反思2011年春學(xué)期高一物理導(dǎo)學(xué)案 曹軍整理 班級(jí) 姓名 6.5 宇宙航行（習(xí)題課）【觸類(lèi)旁通】例1我國(guó)發(fā)射的一顆繞月運(yùn)行的探月衛(wèi)星“嫦娥1號(hào)”，設(shè)該衛(wèi)星的軌道是圓形的，且貼近月球表面，已知月球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的，月球的半徑約為地球半徑的，地球上的第一宇宙速度約為，則該探月衛(wèi)星繞月運(yùn)行的速率約為（ ）AB CD地球AB例 2據(jù)中新社3月10日消息，我國(guó)將于2011年上半年發(fā)射“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器，2011年下半年發(fā)射“神舟八號(hào)”飛船并與“天宮一號(hào)”實(shí)現(xiàn)對(duì)接。某同學(xué)得知上述消息后，畫(huà)出“天宮一號(hào)”和“神舟八號(hào)”繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的假想圖如圖所示，A代表“天宮一號(hào)”，B代表“神舟八號(hào)”，虛線(xiàn)為各自的軌道。由此假想圖，可以判定（ ）A“天宮一號(hào)”的運(yùn)行速率大于“神舟八號(hào)”的運(yùn)行速率B“天宮一號(hào)”的周期小于“神舟八號(hào)”的周期C“天宮一號(hào)”的向心加速度大于“神舟八號(hào)”的向心加速度D“神舟八號(hào)”適度加速有可能與“天宮一號(hào)”實(shí)現(xiàn)對(duì)接123pQ例3發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3。軌道1、2相切于Q點(diǎn)，軌道2、3相切于P點(diǎn)，如圖6-1所示，則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí)，以下說(shuō)法正確的是（ ）A.衛(wèi)星在軌道3上速率大于在軌道1的速率B.衛(wèi)星在軌道3上角速度大于在軌道1的角速度C.衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度D. 衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在軌道3上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度例4關(guān)于“亞洲一號(hào)”地球同步通訊衛(wèi)星，下述說(shuō)法正確的是（ ）A已知它的質(zhì)量是1.24 t，若將它的質(zhì)量增為2.84 t，其同步軌道半徑變?yōu)樵瓉?lái)的2倍B它的運(yùn)行速度為7.9 km/sC它可以繞過(guò)北京的正上方，所以我國(guó)能利用其進(jìn)行電視轉(zhuǎn)播D它距地面的高度約為地球半徑的5倍，所以衛(wèi)星的向心加速度約為其下方地面上物體的重力加速度的【無(wú)師自通】1宇航員在月球上做自由落體實(shí)驗(yàn)，將某物體由距月球表面高h(yuǎn)處釋放，經(jīng)時(shí)間t后落到月球表面（設(shè)月球半徑為R），據(jù)上述信息推斷，飛船在月球表面附近繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速率為（ ）A B C D2一顆人造衛(wèi)星在繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為地球半徑的 2 倍，則該衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度（ ）A一定等于 7 . 9km / s B一定小于 7 . 9km/s C一定大于 7 . 9 km / s D介于 7 . 9 km/s11. 2 km / s3火星有兩顆衛(wèi)星，分別是火衛(wèi)一和火衛(wèi)二，它們的軌道近似為圓.已知火衛(wèi)一的周期為7小時(shí)39分，火衛(wèi)二的周期為30小時(shí)18分，則兩衛(wèi)星相比（ ）A火衛(wèi)一距火星表面近 B火衛(wèi)二的角速度較大C火衛(wèi)一的運(yùn)動(dòng)速度較大 D火衛(wèi)二的向心加速度較大4據(jù)報(bào)道，我國(guó)數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星“天鏈一號(hào)01星”于2008年4月25日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，經(jīng)過(guò)4次變軌控制后，于5月1日成功定點(diǎn)在東經(jīng)77赤道上空的同步軌道。關(guān)于成功定點(diǎn)后的“天鏈一號(hào)01星”，下列說(shuō)法正確的是（ ）A.運(yùn)行速度大于7.9 km/sB.離地面高度一定，相對(duì)地面靜止C.繞地球運(yùn)行的角速度比月球繞地球運(yùn)行的角速度大D.向心加速度與靜止在赤道上物體的向心加速度大小相等5我國(guó)于2010年1月17日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射了第三顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星該衛(wèi)星在發(fā)射過(guò)程中經(jīng)過(guò)四次變軌進(jìn)入同步軌道。如圖為第四次變軌的示意圖，衛(wèi)星先沿橢圓軌道I飛行，后在遠(yuǎn)地點(diǎn)P處實(shí)現(xiàn)變軌，由橢圓軌道I進(jìn)人同步軌道II則該衛(wèi)星（）A在軌道上的周期比地球自轉(zhuǎn)周期大B在軌道上的加速度比在軌道I上任意點(diǎn)的加速度大C在軌道上P點(diǎn)的速度比在軌道I上P點(diǎn)的速度大D在軌道上的速度比在軌道I上任意點(diǎn)的速度大06銀河系恒星中大約有四分之一是雙星。某雙星由質(zhì)量不等的星球A和B組成，兩星球在相互之間的萬(wàn)有引力作用下繞兩者連線(xiàn)上某一定點(diǎn)P做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知A和B的質(zhì)量分別為，且，則（ ）AA、B兩星球的角速度之比為2：1BA、B兩星球的線(xiàn)速度之比為2：1CA、B兩星球的半徑之比為1：2DA、B兩星球的加速度之比為2：1學(xué)后反思2011年春學(xué)期高一物理導(dǎo)學(xué)案 曹軍整理 班級(jí) 姓名 6.5 宇宙航行課前預(yù)習(xí)1.從低速到高速在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是_（填變化特點(diǎn)）；在狹義相對(duì)論中，物體的質(zhì)量是_（填變化特點(diǎn)），用公式表示為_(kāi)；二者在_條件下是統(tǒng)一的。2.時(shí)間與空間（1）物體運(yùn)動(dòng)的特征就是它的位置隨時(shí)間而發(fā)生變化，生活經(jīng)驗(yàn)告訴我們：空間就像_；它給物體的運(yùn)動(dòng)提供一個(gè)_，它對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)本身_。也就是說(shuō)，空間是_而存在的。時(shí)間就像_；它計(jì)量著物體_，而任何物體_。也就是說(shuō)，時(shí)間是_而存在的。（2）愛(ài)因斯坦所提出的時(shí)空觀(guān)認(rèn)為，在研究物體的_，即速度_時(shí)，物體的長(zhǎng)度（即物體所占有的空間）以及物理過(guò)程、化學(xué)過(guò)程，甚至生命過(guò)程的持續(xù)時(shí)間，都_。3.從宏觀(guān)到微觀(guān)經(jīng)典力學(xué)能夠很精確地描述宏觀(guān)物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，但對(duì)微觀(guān)粒子的波粒二象性無(wú)能為力，_能夠正確地描述微觀(guān)粒子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律性。以上事實(shí)說(shuō)明，經(jīng)典力學(xué)的適用范圍：_。4.從弱引力到強(qiáng)引力相對(duì)論與量子力學(xué)都沒(méi)有否定過(guò)去的科學(xué)，而只認(rèn)為過(guò)去的科學(xué)是自己在一定條件下的_。課堂互動(dòng)請(qǐng)同學(xué)們閱讀課文，閱讀時(shí)考慮下列問(wèn)題用投影片出示：1、經(jīng)典力學(xué)取得了哪些輝煌的成就？舉例說(shuō)明。2、經(jīng)典力學(xué)在哪些領(lǐng)域不能適用？能說(shuō)出為什么嗎？舉例說(shuō)明。3、經(jīng)典力學(xué)的適用范圍是什么？自己概括一下。4、相對(duì)論和量子力學(xué)的出現(xiàn)是否否定了牛頓的經(jīng)典力學(xué)？應(yīng)該怎樣認(rèn)識(shí)？5、怎樣理解英國(guó)劇作家蕭伯納的話(huà)“科學(xué)總是從正確走向錯(cuò)誤”？學(xué)生活動(dòng)：閱讀教材，并思考上面的問(wèn)題。分組討論，代表發(fā)言。點(diǎn)評(píng)： 教師活動(dòng)：待學(xué)生閱讀教材后，傾聽(tīng)學(xué)生代表的發(fā)言，和其他學(xué)生一起點(diǎn)評(píng)、補(bǔ)充。點(diǎn)評(píng)： 學(xué)生A經(jīng)典力學(xué)在微觀(guān)領(lǐng)域和高速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域不再適用；在不同參考系中不能適用；在強(qiáng)引力的情況下，經(jīng)典的引力理論也是不適用的。學(xué)生B因?yàn)槲⒂^(guān)粒子（如電子、質(zhì)子、中子）在運(yùn)動(dòng)時(shí)不僅具有粒子性，而且還具有波動(dòng)性，經(jīng)典力學(xué)不能說(shuō)明這種現(xiàn)象，所以它不再適用，同時(shí)在高速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域，由于物體運(yùn)動(dòng)速度太快，要導(dǎo)致質(zhì)量發(fā)生變化，而經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為質(zhì)量是不變的，所以經(jīng)典力學(xué)在高速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域內(nèi)也不再適用.學(xué)生C從上面分析知：牛頓運(yùn)動(dòng)定律的適用范圍是：宏觀(guān)物體，低速運(yùn)動(dòng)。教師總結(jié)： 從經(jīng)典力學(xué)到相對(duì)論的發(fā)展以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)中，空間間隔（長(zhǎng)度）s、時(shí)間t和質(zhì)量m這三個(gè)物理量都與物體的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān).一根尺子靜止時(shí)這樣長(zhǎng)，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)時(shí)還是這樣長(zhǎng)；一分鐘不論處于靜止?fàn)顟B(tài)還是處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，其快慢保持不變；一個(gè)物體靜止時(shí)的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量一樣.這就是經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀(guān).到了19世紀(jì)末，面對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的微觀(guān)粒子發(fā)生的現(xiàn)象，經(jīng)典力學(xué)遇到了困難.在新事物面前，愛(ài)因斯坦打破了傳統(tǒng)的時(shí)空觀(guān)，于1905年發(fā)表了題為論運(yùn)動(dòng)物體的電動(dòng)力學(xué)的論文，提出了狹義相對(duì)性原理和光速不變?cè)?，?chuàng)建了狹義相對(duì)論.狹義相對(duì)論指出：長(zhǎng)度、時(shí)間和質(zhì)量都是隨物體的運(yùn)動(dòng)速度而變化的.長(zhǎng)度、時(shí)間和質(zhì)量隨速度的變化關(guān)系可以用下列方程表達(dá)式：l=l0（通稱(chēng)尺縮效應(yīng)）t= （鐘慢效應(yīng)）m=（質(zhì)速效應(yīng)）上式中，各式里的v都是物體的運(yùn)動(dòng)速度，c是真空中的光速，l0和l分別為在相對(duì)靜止和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中沿速度方向測(cè)得的物體的長(zhǎng)度；t和t0分別為在相對(duì)靜止和運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)中測(cè)得的時(shí)間；m0和m分別為在相對(duì)靜止和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中測(cè)得的物體質(zhì)量.但是，當(dāng)宏觀(guān)物體的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于光速時(shí)（vc），則上面的一些結(jié)果就變?yōu)閘l0，tt0，mm0，因而對(duì)于宏觀(guān)低速運(yùn)動(dòng)的物體，使用牛頓定律來(lái)處理問(wèn)題，還是足夠精確的.繼狹義相對(duì)論之后，1915年愛(ài)因斯坦又建立了廣義相對(duì)論，指出空間時(shí)間不可能離開(kāi)物質(zhì)而獨(dú)立存在，空間的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)取決于物質(zhì)的分布，使人類(lèi)對(duì)于時(shí)間、空間和引力現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)大大深化了.“狹義相對(duì)論”和“廣義相對(duì)論”統(tǒng)稱(chēng)為相對(duì)論.【融會(huì)貫通】1、20世紀(jì)初，著名物理學(xué)家愛(ài)因斯坦提出了 ，改變了經(jīng)典力學(xué)的一些結(jié)論在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是 的，而相對(duì)論指出質(zhì)量隨著速度變化