高一物理萬有引力與航天

新人教版高中物理必修二同步教案萬有引力與航天單元復(fù)習(xí)教案新課標(biāo)要求1、理解萬有引力定律的內(nèi)容和公式。2、掌握萬有引力定律的適用條件。3、了解萬有引力的“三性”，即：①普遍性②相互性③宏觀性4、掌握對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的分析。復(fù)習(xí)重點(diǎn)萬有引力定律在天體運(yùn)動(dòng)問題中的應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)宇宙速度、人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)教學(xué)方法：復(fù)習(xí)提問、講練結(jié)合。教學(xué)過程周期定律開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律周期定律開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律定律軌道定律面積定律發(fā)現(xiàn)萬有引力定律表述G的測(cè)定天體質(zhì)量的計(jì)算發(fā)現(xiàn)未知天體人造衛(wèi)星、宇宙速度應(yīng)用萬有引力定律（二）本章要點(diǎn)綜述1、開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律第一定律：所有行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。第二定律：對(duì)任意一個(gè)行星來說，它與太陽的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積。第三定律：所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。即：比值k是一個(gè)與行星無關(guān)的常量。2、萬有引力定律（1）開普勒對(duì)行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的描述（開普勒定律）為萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。（2）萬有引力定律公式：，（3）萬有引力定律適用于一切物體，但用公式計(jì)算時(shí)，注意有一定的適用條件。3、萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用。（1）基本方法：①把天體的運(yùn)動(dòng)看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其所需向心力由萬有引力提供：②在忽略天體自轉(zhuǎn)影響時(shí)，天體表面的重力加速度：，R為天體半徑。（2）天體質(zhì)量，密度的估算。測(cè)出環(huán)繞天體作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r，周期為T，由得被環(huán)繞天體的質(zhì)量為，密度為，R為被環(huán)繞天體的半徑。當(dāng)環(huán)繞天體在被環(huán)繞天體的表面運(yùn)行時(shí)，r＝R，則。（3）環(huán)繞天體的繞行速度，角速度、周期與半徑的關(guān)系。①由得∴r越大，v越?、谟傻谩鄏越大，越?、塾傻谩鄏越大，T越大（4）三種宇宙速度①第一宇宙速度（地面附近的環(huán)繞速度）：v1=7.9km/s，人造衛(wèi)星在地面附近環(huán)繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度。②第二宇宙速度（地面附近的逃逸速度）：v2=11.2km/s，使物體掙脫地球束縛，在地面附近的最小發(fā)射速度。③第三宇宙速度：v3=16.7km/s，使物體掙脫太陽引力束縛，在地面附近的最小發(fā)射速度。（三）本章專題剖析1、測(cè)天體的質(zhì)量及密度：（萬有引力全部提供向心力）由得又得C．已知月球繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期和月球質(zhì)量D．已知同步衛(wèi)星離地面高度和地球自轉(zhuǎn)周期2．“探路者”號(hào)宇宙飛船在宇宙深處飛行過程中，發(fā)現(xiàn)A、B兩顆天體各有一顆靠近表面飛行的衛(wèi)星，并測(cè)得兩顆衛(wèi)星的周期相等，以下判斷錯(cuò)誤的是A．天體A、B表面的重力加速度與它們的半徑成正比B．兩顆衛(wèi)星的線速度一定相等C．天體A、B的質(zhì)量可能相等D．天體A、B的密度一定相等3．已知某天體的第一宇宙速度為8km/s，則高度為該天體半徑的宇宙飛船的運(yùn)行速度為A．2km/sB．4km/sC．4km/sD．8km/s4．2002年12月30日凌晨，我國的“神舟”四號(hào)飛船在酒泉載人航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射升空，按預(yù)定計(jì)劃在太空飛行了6天零18個(gè)小時(shí)，環(huán)繞地球108圈后，在內(nèi)蒙古中部地區(qū)準(zhǔn)確著陸，圓滿完成了空間科學(xué)和技術(shù)試驗(yàn)任務(wù)，為最終實(shí)現(xiàn)載人飛行奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ).若地球的質(zhì)量、半徑和引力常量G均已知，根據(jù)以上數(shù)據(jù)可估算出“神舟”四號(hào)飛船的A.離地高度B.環(huán)繞速度C.發(fā)射速度D.所受的向心力5．（1998年全國卷）宇航員站在某一星球表面上的某高處，沿水平方向拋出一小球。經(jīng)過時(shí)間t，小球落到星球表面，測(cè)得拋出點(diǎn)與落地點(diǎn)之間的距離為L(zhǎng)。若拋出時(shí)的初速度增大到2倍，則拋出點(diǎn)與落地點(diǎn)之間的距離為L(zhǎng)。已知兩落地點(diǎn)在同一水平面上，該星球的半徑為R，萬有引力常數(shù)為G。求該星球的質(zhì)量M。6．（2004年全國理綜第23題，16分）在勇氣號(hào)火星探測(cè)器著陸的最后階段，著陸器降落到火星表面上，再經(jīng)過多次彈跳才停下來。假設(shè)著陸器第一次落到火星表面彈起后，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)高度為h，速度方向是水平的，速度大小為v0，求它第二次落到火星表面時(shí)速度的大小，計(jì)算時(shí)不計(jì)火星大氣阻力。已知火星的一個(gè)衛(wèi)星的圓軌道的半徑為r，周期為T?；鹦强梢暈榘霃綖閞0的均勻球體。參考答案：1．AB2．B3．C4．AB5．解析：設(shè)拋出點(diǎn)的高度為h，第一次平拋的水平射程為x，則有x+y=L（1）由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得知，當(dāng)初速度增大到2倍，其水平射程也增大到2x，可得(2x)+h=(L)（2）由以上兩式解得h=（3）設(shè)該星球上的重力加速度為g，由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得h=gt（4）由萬有引力定律與牛頓第二定律得（式中m為小球的質(zhì)量）（5）聯(lián)立以上各式得：。點(diǎn)評(píng)：顯然，在本題的求解過程中，必須將自己置身于該星球上，其實(shí)最簡(jiǎn)單的辦法是把地球當(dāng)作該星球是很容易身臨其境的了。6．以g＇表示火星表面附近的重力加速度，M表示火星的質(zhì)量，m表示火星的衛(wèi)星的質(zhì)量，m＇表示火星表面出某一物體的質(zhì)量，由萬有引力定律和牛頓第二