高三物理一輪復習導學案：第17講+萬有引力與宇宙航行

第17講萬有引力與宇宙航行導學提綱課程標準：1、通過史實,了解萬有引力定律的發(fā)現過程。知道萬有引力定律.認識發(fā)現萬有引力定律的重要意義。認識科學定律對人類探索未知世界的作用；2、會計算人造衛(wèi)星的環(huán)繞速度。知道第二宇宙速度和第三宇宙速度；3、知道經典力學的局限性，初步了解相對論時空觀和微觀世界的量子特征。體會人類對自然界的探索是不斷深入的。命題趨勢：未來高考命題會更注重用物理知識解決實際問題，尤其要關注科技前沿知識的儲備，萬有引力定律及其應用作為核心考點不會改變，對三個宇宙速度的考查會有所增加，而如果考慮增加題目難度，不排除會繼續(xù)在橢圓運動模型上命題。本節(jié)如何復習萬有引力定律的應用是近幾年高考的熱點，它與向心力公式相結合可用于分析求解許多天體、航天問題.我們在復習時最好能分類進行研究、總結，熟練掌握常出現的各類問題的解析方法，做到胸有成竹。學習目標：1、掌握萬有引力定律的內容并能夠應用萬有引力定律解決天體的運動問題；2、掌握用萬有引力定律和牛頓運動定律解決天體運動問題的基本方法和基本技能；3、掌握宇宙速度的概念基礎感知(思＼議)：一、研讀課本(必修二第7章)，繪制知識網絡樹狀圖(本單元)．二、(思＼議)1、地心說和日心說內容是什么？開普勒三定律的內容是什么？2、牛頓的萬有引力定律的內容是什么？適用條件是什么？3、宇宙速度、發(fā)射速度、運行速度有何不同？4、下面與衛(wèi)星有關的幾組概念有何異同？①天體半徑與衛(wèi)星軌道半徑；②衛(wèi)星運行的加速度與物體隨地球自轉的向心加速度；③自轉周期與公轉周期；④近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星、赤道上的物體；⑤重力加速度、萬有引力、向心力．5、衛(wèi)星變軌的實質是什么？深化認知：一、萬有引力定律的理解和應用1、如圖所示，有一個質量為M、半徑為R、密度均勻的大球體。從中挖去一個半徑為R2的小球體，并在空腔中心放置一質量為m的質點，引力常量為G，則大球體的剩余部分對該質點的萬有引力大小為(已知質量分布均勻的球殼對殼內物體的引力為零) (A．GMmR2 B．0C．4GMmR2 2、某類地天體可視為質量分布均勻的球體，由于自轉的原因，其表面“赤道”處的重力加速度為g1，“極點”處的重力加速度為g2，若已知自轉周期為T，則該天體的半徑為()A．4π2g1T2 B．4π2g二、天體運行參量的分析與計算3、（多選）“嫦娥五號”探測器繞月球做勻速圓周運動時，軌道半徑為r，速度大小為v。已知月球半徑為R，引力常量為G，忽略月球自轉的影響。下列選項正確的是 ()A．月球平均密度為3v24πGR2C．月球表面重力加速度大小為v2RD．三、變軌問題4、2023年10月24日，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征二號丁運載火箭,成功將遙感三十九號衛(wèi)星送入預定軌道。已知該衛(wèi)星發(fā)射后在圓軌道做圓周運動，穩(wěn)定后再變軌到如圖所示的橢圓軌道，兩軌道相切于P點.P、Q分別為橢圓軌道的近地點和遠地點，忽略空氣阻力和衛(wèi)星質量的變化，則 ()A．遙感三十九號衛(wèi)星在橢圓軌道上運動的周期小于在圓軌道上運動的周期B．遙感三十九號衛(wèi)星在橢圓軌道上運動時,在P點的線速度小于在Q點的線速度C．遙感三十九號衛(wèi)星在P點由圓軌道變軌到橢圓軌道時需要在P處點火加速D．遙感三十九號衛(wèi)星在橢圓軌道從P點運動到Q點的過程中,衛(wèi)星的機械能增大5、北京時間2023年5月10日21時22分，搭載天舟六號貨運飛船的長征七號遙七運載火箭，在中國文昌航天發(fā)射場點火發(fā)射，發(fā)射取得圓滿成功。北京時間5月11日5時16分，天舟六號貨運飛船與空間站組合體完成交會對接。下列說法正確的是 ()A．天舟六號從低軌向高軌完成對接,需要加速B．天舟六號的發(fā)射速度必須大于第二宇宙速度C．天舟六號在不同的繞地軌道運行時,其與地心的連線在相同時間內掃過的面積相等D．天舟六號與空間站組合體對接后(空間站組合體所在軌道不變),空間站組合體的向心加速度變大四、衛(wèi)星追及相遇問題6、2022年12月8日，地球恰好運行到火星和太陽之間，且三者幾乎排成一條直線，此現象被稱為“星沖日”。火星和地球幾乎在同一平面內沿同一方向繞太陽做圓周運動，火星與地球的公轉軌道半徑之比約為3∶2，如圖所示，根據以上信息可以得出()A．火星與地球繞太陽運動的周期之比約為27∶8B．當火星與地球相距最遠時,兩者的相對速度最大C．火星與地球表面的自由落體加速度大小之比約為9∶4D．下一次“火星沖日”將出現在2023年12月8日之前五、多星問題7、由三顆星體構成的系統(tǒng)，忽略其他星體對它們的影響，存在著一種運動形式：三顆星體在相互之間的萬有引力作用下，分別位于等邊三角形的三個頂點上，繞某一共同的圓心O在三角形所在的平面內做角速度相同的圓周運動（圖示為A、B、C三顆星體質量不相同時的一般情況）若A星體的質量為2m，B、C兩星體的質量均為m，三角形的邊長為a，萬有引力常量G已知，求：（1）A星體所受合力的大小FA；（2）B星體所受合力的大小FB；（3）C