高三物理一輪復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)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(dǎo)學(xué)提綱課程標(biāo)準(zhǔn)：1、通過史實(shí),了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程。知道萬有引力定律.認(rèn)識(shí)發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的重要意義。認(rèn)識(shí)科學(xué)定律對(duì)人類探索未知世界的作用；2、會(huì)計(jì)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(jīng)典力學(xué)的局限性，初步了解相對(duì)論時(shí)空觀和微觀世界的量子特征。體會(huì)人類對(duì)自然界的探索是不斷深入的。命題趨勢(shì)：未來高考命題會(huì)更注重用物理知識(shí)解決實(shí)際問題，尤其要關(guān)注科技前沿知識(shí)的儲(chǔ)備，萬有引力定律及其應(yīng)用作為核心考點(diǎn)不會(huì)改變，對(duì)三個(gè)宇宙速度的考查會(huì)有所增加，而如果考慮增加題目難度，不排除會(huì)繼續(xù)在橢圓運(yùn)動(dòng)模型上命題。本節(jié)如何復(fù)習(xí)萬有引力定律的應(yīng)用是近幾年高考的熱點(diǎn)，它與向心力公式相結(jié)合可用于分析求解許多天體、航天問題.我們?cè)趶?fù)習(xí)時(shí)最好能分類進(jìn)行研究、總結(jié)，熟練掌握常出現(xiàn)的各類問題的解析方法，做到胸有成竹。學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、掌握萬有引力定律的內(nèi)容并能夠應(yīng)用萬有引力定律解決天體的運(yùn)動(dòng)問題；2、掌握用萬有引力定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決天體運(yùn)動(dòng)問題的基本方法和基本技能；3、掌握宇宙速度的概念基礎(chǔ)感知(思＼議)：一、研讀課本(必修二第7章)，繪制知識(shí)網(wǎng)絡(luò)樹狀圖(本單元)．二、(思＼議)1、地心說和日心說內(nèi)容是什么？開普勒三定律的內(nèi)容是什么？2、牛頓的萬有引力定律的內(nèi)容是什么？適用條件是什么？3、宇宙速度、發(fā)射速度、運(yùn)行速度有何不同？4、下面與衛(wèi)星有關(guān)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(yùn)行的加速度與物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度；③自轉(zhuǎn)周期與公轉(zhuǎn)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(shí)質(zhì)是什么？深化認(rèn)知：一、萬有引力定律的理解和應(yīng)用1、如圖所示，有一個(gè)質(zhì)量為M、半徑為R、密度均勻的大球體。從中挖去一個(gè)半徑為R2的小球體，并在空腔中心放置一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)，引力常量為G，則大球體的剩余部分對(duì)該質(zhì)點(diǎn)的萬有引力大小為(已知質(zhì)量分布均勻的球殼對(duì)殼內(nèi)物體的引力為零) (A．GMmR2 B．0C．4GMmR2 2、某類地天體可視為質(zhì)量分布均勻的球體，由于自轉(zhuǎn)的原因，其表面“赤道”處的重力加速度為g1，“極點(diǎn)”處的重力加速度為g2，若已知自轉(zhuǎn)周期為T，則該天體的半徑為()A．4π2g1T2 B．4π2g二、天體運(yùn)行參量的分析與計(jì)算3、（多選）“嫦娥五號(hào)”探測(cè)器繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(zhuǎn)的影響。下列選項(xiàng)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(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心使用長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭,成功將遙感三十九號(hào)衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。已知該衛(wèi)星發(fā)射后在圓軌道做圓周運(yùn)動(dòng)，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(diǎn).P、Q分別為橢圓軌道的近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)，忽略空氣阻力和衛(wèi)星質(zhì)量的變化，則 ()A．遙感三十九號(hào)衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的周期小于在圓軌道上運(yùn)動(dòng)的周期B．遙感三十九號(hào)衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí),在P點(diǎn)的線速度小于在Q點(diǎn)的線速度C．遙感三十九號(hào)衛(wèi)星在P點(diǎn)由圓軌道變軌到橢圓軌道時(shí)需要在P處點(diǎn)火加速D．遙感三十九號(hào)衛(wèi)星在橢圓軌道從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的過程中,衛(wèi)星的機(jī)械能增大5、北京時(shí)間2023年5月10日21時(shí)22分，搭載天舟六號(hào)貨運(yùn)飛船的長(zhǎng)征七號(hào)遙七運(yùn)載火箭，在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)點(diǎn)火發(fā)射，發(fā)射取得圓滿成功。北京時(shí)間5月11日5時(shí)16分，天舟六號(hào)貨運(yùn)飛船與空間站組合體完成交會(huì)對(duì)接。下列說法正確的是 ()A．天舟六號(hào)從低軌向高軌完成對(duì)接,需要加速B．天舟六號(hào)的發(fā)射速度必須大于第二宇宙速度C．天舟六號(hào)在不同的繞地軌道運(yùn)行時(shí),其與地心的連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等D．天舟六號(hào)與空間站組合體對(duì)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(yùn)行到火星和太陽(yáng)之間，且三者幾乎排成一條直線，此現(xiàn)象被稱為“星沖日”。火星和地球幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)，火星與地球的公轉(zhuǎn)軌道半徑之比約為3∶2，如圖所示，根據(jù)以上信息可以得出()A．火星與地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期之比約為27∶8B．當(dāng)火星與地球相距最遠(yuǎn)時(shí),兩者的相對(duì)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(xiàn)在2023年12月8日之前五、多星問題7、由三顆星體構(gòu)成的系統(tǒng)，忽略其他星體對(duì)它們的影響，存在著一種運(yùn)動(dòng)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(gè)頂點(diǎn)上，繞某一共同的圓心O在三角形所在的平面內(nèi)做角速度相同的圓周運(yùn)動(dòng)（圖示為A、B、C三顆星體質(zhì)量不相同時(shí)的一般情況）若A星體的質(zhì)量為2m，B、C兩星體的質(zhì)量均為m，三角形的邊長(zhǎng)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