萬有引力與航天第一輪復(fù)習(xí)建議市公開課金獎市賽課一等獎?wù)n件

萬有引力與航天第一輪復(fù)習(xí)提議北京市第九十四中學(xué)高三備課組主講人：蘆雪玲第1頁第1頁一、萬有引力與航天在教材中地位和特點

高考對本單元考察較為全面，利用萬有引力定律及向心力公式分析人造衛(wèi)星繞行速度、運動周期以及計算天體質(zhì)量和密度等。載人航天成功和中國探月計劃實行，對萬有引力定律應(yīng)用、人造衛(wèi)星問題考察將稱為熱點。從運動學(xué)角度描述天體運動。是牛頓定律一個實際應(yīng)用第2頁第2頁二、萬有引力和航天要求:第3頁第3頁三、知識框架第4頁第4頁關(guān)鍵問題：物體受力與運動之間關(guān)系研究對象------天體受力分析------萬有引力運動分析------圓周運動

關(guān)鍵是畫圖明確各物理量應(yīng)用萬有引力提供向心力。第5頁第5頁北京高考對此單元考察情況（北京理綜，20）1990年5月，紫金山天文臺將它們發(fā)覺第2752號小行星命名為吳健雄星。該小行星半徑為16km。若將此小行星和地球均當(dāng)作質(zhì)量分布均勻球體，小行星密度與地球相同。已知地球半徑R＝6400km，地球表面重力加速度為g。這個小行星表面重力加速度為A．400gB．C．20gD．（北京理綜，20）已知地球質(zhì)量大約是月球質(zhì)量81倍，地球半徑大約是月球半徑4倍。不考慮地球、月球自轉(zhuǎn)影響，由以上數(shù)據(jù)可推算出Ａ．地球平均密度與月球平均密度之比約為9∶8Ｂ．地球表面重力加速度與月球表面重力加速度之比約為9∶4Ｃ．靠近地球表面沿圓軌道運營航天器周期與靠近月球表面沿圓軌道運營航天器周期之比約為8∶9Ｄ．靠近地球表面沿圓軌道運營航天器線速度與靠近月球表面沿圓軌道運營航天器線速度之比約為81∶4(北京理綜，18)一飛船在某行星表面附近沿圓軌道繞該行星飛行。認(rèn)為行星是密度均勻球體，要擬定該行星密度，只需要測量

A．飛船軌道半徑B．飛船運營速度

C．飛船運營周期D．行星質(zhì)量

第6頁第6頁（北京理綜，15）不久前歐洲天文學(xué)家在太陽系之外發(fā)覺了一顆也許適合人類居住行星，命名為“格利斯581c”。該行星質(zhì)量是地球質(zhì)量5倍，直徑是地球1.5倍。設(shè)想在該行星表面附近繞行星沿軌道運營人造衛(wèi)星動能為Ek1，在地球表面附近繞地球沿圓軌道運營相同質(zhì)量人造衛(wèi)星動能為Ek2，則為A．0.13B．0.3C．3.33D．7.5（北京理綜，17）據(jù)媒體報道,嫦娥一號衛(wèi)星環(huán)月工作軌道為圓軌道,軌道高度200km,利用周期127分鐘。若還知道引力常量和月球平均半徑,僅利用以上條件不能求出是A．月球表面重力加速度B．月球?qū)πl(wèi)星吸引力C．衛(wèi)星繞月球運營速度D．衛(wèi)星繞月運營加速度（北京理綜，22）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)影響。推到第一宇宙速度v1表示式；若衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，運營軌道距離地面高度為h，求衛(wèi)星運營周期T。年年有第7頁第7頁四、復(fù)習(xí)提議本單元復(fù)習(xí)分為兩講：第一講：開普勒定律、萬有引力定律重點講應(yīng)用萬有引力定律求中心天體質(zhì)量和密度第二講：萬有引力定律在天體運動應(yīng)用情景較多緊緊抓住萬有引力充當(dāng)向心力這一主線第8頁第8頁第一講第9頁第9頁開普勒定律要求知道定律內(nèi)容和應(yīng)用該定律求行星或衛(wèi)星運營周期。第10頁第10頁第11頁第11頁萬有引力定律作為兩個平方反比定律之一，含有主要應(yīng)用價值和極高社會關(guān)注度。同時萬有引力定律相關(guān)應(yīng)用模型能夠考察學(xué)生處理問題能力。如估算能力分析能力應(yīng)用數(shù)學(xué)能力自主建模能力。教學(xué)提議：關(guān)注普適性、互相性、宏觀性難點一：萬有引力和重力比較1、g隨緯度和高度改變原因2、萬有引力和重力近似相等第12頁第12頁難點二：天體表面重力加速度問題策略---在天體表面放置一物體在天體附近認(rèn)為重力近似等于萬有引力第13頁第13頁注意：百分比問題在高考中出現(xiàn)幾率大第14頁第14頁（江蘇物理，1）火星質(zhì)量和半徑分別約為地球和，地球表面重力加速度為g，則火星表面重力加速度約為A．0.2gB．0.4gC．2.5gD．5g（北京理綜，20）1990年5月，紫金山天文臺將它們發(fā)覺第2752號小行星命名為吳健雄星。該小行星半徑為16km。若將此小行星和地球均當(dāng)作質(zhì)量分布均勻球體，小行星密度與地球相同。已知地球半徑R＝6400km，地球表面重力加速度為g。這個小行星表面重力加速度為

A．400gB．C．20gD．第15頁第15頁第16頁第16頁第17頁第17頁計算中心天體質(zhì)量和密度是高考熱點，估算天體質(zhì)量是萬有引力定律另一個應(yīng)用。所考慮是圓周運動應(yīng)當(dāng)以所求天體為圓心，做圓周運動衛(wèi)星或行星所受萬有引力提供向心力。策略：畫情境圖標(biāo)物理量普通兩條路徑，注意黃金代換靈活使用mg＝G得

第18頁第18頁(北京理綜，18)一飛船在某行星表面附近沿圓軌道繞該行星飛行。認(rèn)為行星是密度均勻球體，要擬定該行星密度，只需要測量

A．飛船軌道半徑B．飛船運營速度

C．飛船運營周期D．行星質(zhì)量第19頁第19頁第二講第20頁第20頁人造衛(wèi)星向心力完全來自衛(wèi)星受到萬有引力，因此所有衛(wèi)星圓運動圓心都在地心，且按勻圓運動處理。衛(wèi)星做勻圓運動過程中，衛(wèi)星內(nèi)物體處于完全失重狀態(tài)。由此可知地球衛(wèi)星做勻圓運動各個參量隨軌道半徑改變關(guān)系。第21頁第21頁難點一：人造衛(wèi)星運營參量比較始終是學(xué)生迷惑地方。尤其是變軌問題分析。策略：地球中心天體不變，比較近地衛(wèi)星、同時衛(wèi)星、月亮三顆星運營各個參量。僅與半徑相關(guān)，與其它量無關(guān)。變軌問題迎刃而解。比較近地衛(wèi)星、同時衛(wèi)星、赤道上物體運營各個參量。同時衛(wèi)星座橋梁可解。第22頁第22頁（福建理綜，14）“嫦娥一號”月球探測器在圍繞月球運營過程中，設(shè)探測器運營軌道半徑為r，運營速率為v，當(dāng)探測器在飛越月球上一些環(huán)形山中質(zhì)量密集區(qū)上空時A．r、v都將略為減小B．r、v都將保持不變C．r將略為減小，v將略為增大D．r將略為增大，v將略為減小[解析]當(dāng)探測器在飛越月球上一些環(huán)形山中質(zhì)量密集區(qū)上空時，引力變大，探測器做近心運動，曲率半徑略為減小，同時由于引力做正功，動能略為增長，因此速率略為增大。C項正確。第23頁第23頁（上海，3）火星有兩顆衛(wèi)星，分別是火衛(wèi)一和火衛(wèi)二，它們軌道近似為圓。已知火衛(wèi)一周期為7小時39分，火衛(wèi)二周期為30小時18分，則兩顆衛(wèi)星相比A．火衛(wèi)一距火星表面較近B．火衛(wèi)二角速度較大C．火衛(wèi)一運動速度較大D．火衛(wèi)二向心加速度較大第24頁第24頁（北京崇文一模，16）如圖所表示，a、b、c是在地球大氣層外圓形軌道上運營三顆人造衛(wèi)星，下列說法中正確是A．b、c線速度大小相等，且不小于a線速度B．b、c向心加速度大小相等，且小于a向心加速度C．b、c運營周期相同，且小于a運動周期D．由于某種原因，a軌道半徑緩慢減小，則a線速度將變小acb地球第25頁第25頁（北京西城一模，19）有三顆質(zhì)量相同人造地球衛(wèi)星1、2、3，1是放置在赤道附近尚未發(fā)射衛(wèi)星，2是靠近地球表面做圓周運動衛(wèi)星，3是在高空一顆地球同時衛(wèi)星。比較1、2、3三顆人造衛(wèi)星運動周期T、線速度v、角速度ω和向心力F，下列判斷正確是A．T1<T2<T3

B．ω1=ω3<ω2C．v1=v3<v2

D．F1>F2>F3第26頁第26頁宇宙速度第27頁第27頁難點二：發(fā)射速度和圍繞速度區(qū)別策略：學(xué)生比較地面上物體和近地衛(wèi)星區(qū)別第28頁第28頁地球同時衛(wèi)星第29頁第29頁(山東理綜，18)據(jù)報道，我國數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星“天鏈一號Ol星”于4月25日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，通過4次變軌控制后，于5月1日成功定點在東經(jīng)770赤道上空同時軌道。關(guān)于成功定點后“天鏈一號01星”，下列說法正確是A．運營速度不小于7.9km／sB．離地面高度一定，相對地面靜止C．繞地球運營角速度比月球繞地球運營角速度大D．向心加速度與靜止在赤道上物體向心加速度大小相等第30頁第30頁難點三：雙星問題宇宙中兩顆相距較近天體稱為“雙星”，它們以兩者連線上某一點為圓心做勻速圓周運動，兩星之間萬有引力提供向心力，兩星角速度相同，兩星之間距離保持不變。策略：學(xué)生明確其情景，優(yōu)等生側(cè)重第31頁第31頁一模：海王星是繞太陽運動一顆行星，它有一顆衛(wèi)星叫海衛(wèi)1。若將海王星繞太陽運動和海衛(wèi)1繞海王星運動均看作勻速圓周運動，則要計算海王星質(zhì)量，需要知道量是（引力常量G為已知量）A.海衛(wèi)1繞海王星運動周期和半徑abABCB.海王星繞太陽運動周期和半徑C.海衛(wèi)1繞海王星運動周期和海衛(wèi)1質(zhì)量D.海王星繞太陽運動周期和太陽質(zhì)量木星四顆衛(wèi)星問題。第32頁第32頁一模：圖1是人造衛(wèi)星兩條軌道示意圖。其中a是地球同時衛(wèi)星軌道，圖b是極地衛(wèi)星軌道。4月1