2019届一轮复习人教版 天体运动 教案

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全国近年高考物理一轮复习第5章天体运动第19课时万有引力定律及其应用学案(2021年整理)

全国近年高考物理一轮复习第5章天体运动第19课时万有引力定律及其应用学案(2021年整理)

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第19课时万有引力定律及其应用考点1 开普勒行星运动定律开普勒行星运动三大定律[例1](2013·江苏高考)火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行,根据开普勒行星运动定律可知()A.太阳位于木星运行轨道的中心B.火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等C.火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方D.相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积解析本题考查开普勒行星运动定律,意在考查考生对开普勒三大定律的理解.由于火星和木星在椭圆轨道上运行,太阳位于椭圆轨道的一个焦点上,A错误;由于火星和木星在不同的轨道上运行,且是椭圆轨道,速度大小变化,火星和木星的运行速度大小不一定相等,B错误;由开普勒第三定律可知,错误!=错误!=k,得错误!=错误!,C正确;由于火星和木星在不同的轨道上,因此D错误。

答案C在利用开普勒第三定律解题时,应注意a3T2=k中的k是一个与行星质量无关的常量,但不是恒量。

在不同的星系中,k值不相同,k值是由中心天体决定的。

在以后的计算中,我们都把行星的轨道近似看成圆,把卫星的运行轨道也近似看成圆,这样表达式错误!=k中的R则是轨道圆的半径。

天体运动教学案

天体运动教学案

天体运动教学案姓名 一:万有引力定律及开普勒三大定律 1、公式 2MmF Gr = 2、适用范围 质点间万有引力的计算 3、开普勒三大定律:① 轨道定律 ② 面积定律 ③周期定律 二:天体运动的两个等量关系 2Mm Gmg r = 2n MmG F r= 三:常见的基本问题1、天体质量和密度的估算例1、一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动,其线速度大小为v .假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m 的物体重力,物体静止时,弹簧测力计的示数为N .已知引力常量为G ,则这颗行星的质量为( )A.m v 2GNB.m v 4GNC.N v 2GmD.N v 4Gm2、天体的重力加速度例2、宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球,经过时间t 小球落回原处;若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球,需经过时间5t 小球落回原处。

(取地球表面重力加速度g =10 m/s 2,空气阻力不计) 1、 该星球表面附近的重力加速度g /;2、 已知该星球的半径与地球半径之比为R 星:R 地=1:4,求该星球的质量与地球质量 之比M 星:M 地。

3、人造卫星问题①关于T v a ω、、、的计算与比较例3. 质量为m 的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行,其运动视为匀速圆周运动。

已知月球质量为M ,月球半径为R ,月球表面重力加速度为g ,引力常量为G ,不考虑月球自转的影响,则航天器的 ( )A .线速度v =B .角速度ωC .运行周期2T =D .向心加速度2GM a R =②三个宇宙速度例4.一宇航员在某星球上以速度v 0竖直上抛一物体,经t 秒落回原处,已知该星球半径为R ,那么该星球的第一宇宙速度是 ( ) A.v 0tRB.2v 0RtC.v 0RtD.v 0Rt③变轨问题⑴ 变轨的条件⑵ 经历的过程⑶ 变轨后的状态例5.“天宫一号”被长征二号火箭发射后,准确进入预定轨道,如图所示,“天宫一号”在轨道1上运行4周后,在Q 点开启发动机短时间加速,关闭发动机后,“天宫一号”沿椭圆轨道2运行到达P 点,开启发动机再次加速,进入轨道3绕地球做圆周运动,“天宫一号”在图示轨道1、2、3上正常运行时,下列说法正确的是 ( ) A .“天宫一号”在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率 B .“天宫一号”在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度C .“天宫一号”在轨道1上经过Q 点的加速度大于它在轨道2上经过Q 点的加速度D .“天宫一号”在轨道2上经过P 点的加速度等于它在轨道3上经过P 点的加速度 4、双星问题例6、天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星。

高考物理一轮复习:4.6《天体运动与人造卫星》教学案(含答案)

高考物理一轮复习:4.6《天体运动与人造卫星》教学案(含答案)

第6讲天体运动与人造卫星考纲下载:1.环绕速度(Ⅱ) 2.第二宇宙速度和第三宇宙速度(Ⅰ)主干知识·练中回扣——忆教材 夯基提能1.环绕速度(1)第一宇宙速度又叫环绕速度,其数值为 7.9 km/s 。

(2)第一宇宙速度是人造卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动时具有的速度。

(3)第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度,也是人造卫星的最大环绕速度。

2.第二宇宙速度(脱离速度):使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度,其数值为 11.2 km/s 。

3.第三宇宙速度(逃逸速度):使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度,其数值为 16.7 km/s 。

巩固小练1.判断正误(1)第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最小速度。

(×)(2)第一宇宙速度的大小与地球质量有关。

(√)(3)月球的第一宇宙速度也是7.9 km/s 。

(×)(4)若物体的速度大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度,则物体可绕太阳运行。

(√)(5)同步卫星可以定点在北京市的正上方。

(×)(6)不同的同步卫星的质量不同,但离地面的高度是相同的。

(√)(7)地球同步卫星的运行速度一定小于地球的第一宇宙速度。

(√)[宇宙速度]2.[多选]我国已先后成功发射了“天宫一号”飞行器和“神舟八号”飞船,并成功地进行了对接试验,若“天宫一号”能在离地面约300 km 高的圆轨道上正常运行,则下列说法中正确的是( )A .“天宫一号”的发射速度应大于第二宇宙速度B .对接前,“神舟八号”欲追上“天宫一号”,必须在同一轨道上点火加速C .对接时,“神舟八号”与“天宫一号”的加速度大小相等D .对接后,“天宫一号”的速度小于第一宇宙速度解析:选CD 地球卫星的发射速度都大于第一宇宙速度,且小于第二宇宙速度,A 错误;若“神舟八号”在与“天宫一号”同一轨道上点火加速,那么“神舟八号”的万有引力小于向心力,其将做离心运动,不可能实现对接,B 错误;对接时,“神舟八号”与“天宫一号”必须在同一轨道上,根据a =G M r 2 可知,它们的加速度大小相等,C 正确;第一宇宙速度是地球卫星的最大运行速度,所以对接后,“天宫一号”的速度仍然要小于第一宇宙速度,D 正确。

3.1 天体运动 教学设计-高一下学期物理教科版(2019)必修第二册

3.1 天体运动 教学设计-高一下学期物理教科版(2019)必修第二册

1.天体运动【教材分析】1.体系结构。

《天体运动》为高中物理必修第二册《第三章万有引力定律》的第1节。

这一节介绍了中国古代对宇宙的认识、托勒密的地心说、哥白尼的日心说、第谷的观测和开普勒的行星运动定律,形象、生动地体现了科学家们坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度、科学精神和科学思维方法。

2.地位作用。

本节内容对全章的教学起着引领性的作用。

同时,本节又为本章的重点教学内容——万有引力定律的教学起铺垫性的作用。

3.知识背景。

本节课的内容在教材中的呈现较为简单。

首先,介绍了有关行星运动的物理学史知识;然后,提出开普勒对第谷的观察资料进行数年研究分析,最终总结出了开普勒三定律;最后,介绍了开普勒行星运动定律的内容及其物理意义。

教材编排的逻辑清晰严谨,能很好地培养学生的探究意识,开拓了学生的眼界,有利于提升学生的物理核心素养。

【学情分析】现阶段,学生已经具备处理圆周运动的基本知识和思路,但由于学生对天体运动的研究缺乏观察的条件,故对天体运动规律的认识还相对匮乏。

从学生已有知识来讲,学生对有关科学家的事例略知一二,但是对从地心说到日心说和建立开普勒三定律发展历程等方面的关注较少。

所以,在教学中要让学生了解人类认识自然的精彩历史片断与科学的分析方法,体会科学家们追求真理的不屈不挠的精神。

【课标解读】1.课标要求。

通过史实,发展学生的科学态度与责任素养。

2.课标解读。

通过对中国人在古代对宇宙的认识,激发学生的爱国热情。

通过托勒密、哥白尼、第谷、开普勒等几位科学家对行星运动的不同认识,了解人类认识事物本质过程的曲折性,激发学生学习科学、探究真理的热情。

通过了解科学家们的探索过程,摒弃对天体运动的模糊认识,掌握人类认识自然规律的科学方法。

【教学目标】作用观念对自然图景进行描述论,了解人类对行星运动规律的认识历程,知道天体运动的规律,理解开普勒行星运动三定律能量观念形成经典的能量观,并用它解释自然现象问题解决根据物理观念,解释自然现象和解决实际问题科学思维模型建构根据问题和情境,对客观事物进行抽象和概括,构建物理模型会画太阳系行星的运动图像,能画出开普勒三定律的示意图科学推理正确理解和应用科学思维方法,从定性和定量两个方面进行科学推理、找出规律、形成结论能正确使用作图法进行定性的科学推理,得到开普勒第三定律。

(安徽专用)高考物理一轮复习 第四章 曲线运动万有引力与航天第四节万有引力 天体的运动教学案 新人教版

(安徽专用)高考物理一轮复习 第四章 曲线运动万有引力与航天第四节万有引力 天体的运动教学案 新人教版

第四节万有引力天体的运动考点一、开普勒行星运动定律1.开普勒第一定律所有行星绕太阳运动的轨道都是___________,太阳处在椭圆的一个___________上。

2.开普勒第二定律对任意一个行星来说,它和太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。

3.开普勒第三定律所有行星的轨道的______________跟它的______________的比值都相等,表达式:__________。

考点二、万有引力定律1.公式F=__________,其中G=__________,叫引力常量。

2.公式适用条件此公式适用于______间的相互作用。

当两物体间的距离远远大于物体本身的大小时,物体可视为质点。

均匀的球体可视为质点,r是________间的距离。

一个均匀球体与球外一个质点间的万有引力也适用,其中r为球心到______间的距离。

3.基本应用(1)基本方法:把天体(或人造卫星)的运动看成是匀速圆周运动,其所需向心力由________提供。

(2)基本公式:1.以下说法正确的是( )A.丹麦天文学家第谷通过长期的天文观测,指出所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,揭示了行星运动的有关规律B.电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的C.库仑测出了引力常量G的数值D.万有引力定律和牛顿运动定律一样都是自然界普遍适用的基本规律2.关于物体运动过程所遵循的规律或受力情况的判断,下列说法中不正确的是( )A.月球绕地球运动的向心力与地球上的物体所受的重力是同一性质的力B.月球绕地球运动时受到地球的引力和向心力的作用C.物体在做曲线运动时一定要受到力的作用D.物体仅在万有引力的作用下,可能做曲线运动,也可能做直线运动3.(2012·杭州质检)地球表面的重力加速度为g,地球半径为R,引力常量为G。

假设地球是一个质量分布均匀的球体,体积为43πR3,则地球的平均密度是( )A.34gGRπB.234gGRπC.gGRD.2gG R4.(2013·皖南八校联考)6月24日,航天员刘旺手动控制“神舟九号”飞船完成与“天宫一号”的交会对接,形成组合体绕地球圆周运动,速率为v0轨道高度为340 km。

高考物理一轮复习 第四章 曲线运动 万有引力与航天 第4讲 万有引力与天体运动教学案(含解析)

高考物理一轮复习 第四章 曲线运动 万有引力与航天 第4讲 万有引力与天体运动教学案(含解析)

第4讲 万有引力与天体运动➢ 教材知识梳理一、开普勒三定律1.开普勒第一定律:所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在所有椭圆的一个________上.2.开普勒第二定律:对于每一个行星而言,太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的________相等.3.开普勒第三定律:所有行星的轨道的________的三次方跟________的二次方的比值都相等.二、万有引力定律1.内容:自然界中任何两个物体都互相吸引,引力的大小与物体的质量的乘积成________,与它们之间距离的二次方成________.2.公式:________(其中引力常量G =6.67×10-11 N ·m 2/kg 2). 3.适用条件:公式适用于质点之间以及均匀球体之间的相互作用,对均匀球体来说,r 是两球心间的距离.三、天体运动问题的分析1.运动学分析:将天体或卫星的运动看成________运动.2.动力学分析:(1)万有引力提供________,即F 向=G Mm r 2=ma =m v 2r =mω2r =m 2πT2r .(2)在星球表面附近的物体所受的万有引力近似等于________,即G Mm r 2=mg (g 为星球表面的重力加速度).四、三个宇宙速度1.第一宇宙速度(环绕速度):v 1=7.9 km/s ,是人造地球卫星的________,也是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的________.2.第二宇宙速度(逃逸速度):v 2=11.2 km/s ,是卫星挣脱地球引力束缚的________.3.第三宇宙速度:v 3=16.7 km/s ,是卫星挣脱太阳引力束缚的________.答案:一、1.焦点 2.面积 3.半长轴 公转周期二、1.正比 反比 2.F =G m 1m 2r 2 三、1.匀速圆周 2.(1)向心力 (2)物体的重力四、1.最小发射速度 最大运行速度2.最小发射速度 3.最小发射速度【思维辨析】(1)牛顿利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量.( )(2)两物体间的距离趋近于零时,万有引力趋近于无穷大.( )(3)行星在椭圆轨道上运行速率是变化的,离太阳越远,运行速率越小.( )(4)近地卫星距离地球最近,环绕速度最小.( )(5)地球同步卫星根据需要可以定点在北京正上空.( )(6)极地卫星通过地球两极,且始终和地球某一经线平面重合.( )(7)发射火星探测器的速度必须大于11.2 km/s.( )答案:(1)(×) (2)(×) (3)(√) (4)(×) (5)(×)(6)(×) (7)(√)【思维拓展】为了验证地面上的重力与地球吸引月球、太阳吸引行星的力是同一性质的力,遵守同样的规律,牛顿做了著名的“月-地”实验.请阐述“月-地”实验思路.答案:由于月球绕地球运行的周期T =27.3 d ≈2.36×106 s ,月球的轨道半径r =60R 地=3.84×108 m ,故从运动学角度可计算出月球的向心加速度为a n1=4π2T 2r =2.72×10-3 m/s 2① 牛顿设想,把一个物体放到月球轨道上,让它绕地球运行,地球对它的引力减小到F ,它的向心加速度减小到a n2,既然物体在地面上受到的重力G 和在月球轨道上运行时受到的引力F 都是来自地球引力,那么在引力与轨道半径的二次方成反比的关系成立的情况下,物体在月球轨道上的向心加速度a n2和在地面上的重力加速度g 的关系应为a n2g 地=F G =R 2地r 2=1602=13600, 进而从动力学角度可计算出月球轨道上的向心加速度为a n2=13600g 地=2.72×10-3 m/s 2②①式与②式的计算结果完全一致,从而证明了物体在地面上所受重力与地球吸引月球的力是同一性质的力、遵循同样规律的上述设想.需要说明的是,月球绕地球的向心加速度a n2=13600g 地与通常所说月球表面的重力加速度g 月=16g 地并不矛盾. 已知M 地=81M 月,R 地=113R 月,r =60R 地,由天文学黄金代换公式GM =gR 2可知g 月g 地=M 月R 2地M 地R 2月=121729≈16, 即g 月=16g 地③ 又有a n2=GM 地r 2=81GM 月3600R 2地=81g 月R 2月3600×113R 月2≈1600g 月④ 由③、④式可得a n2=13600g 地. ➢ 考点互动探究考点一 开普勒行星运动1 [2016·全国卷Ⅲ] 关于行星运动的规律,下列说法符合史实的是( )A .开普勒在牛顿定律的基础上,导出了行星运动的规律B .开普勒在天文观测数据的基础上,总结出了行星运动的规律C .开普勒总结出了行星运动的规律,找出了行星按照这些规律运动的原因D .开普勒总结出了行星运动的规律,发现了万有引力定律 答案:B[解析] 开普勒在天文观测数据的基础上,总结出了行星运动的规律,牛顿在开普勒研究基础上结合自己发现的牛顿运动定律,发现了万有引力定律,指出了行星按照这些规律运动的原因,选项B 正确.(多选)[2016·武汉调研] 水星或金星运行到地球和太阳之间,且三者几乎排成一条直线的现象,天文学称为“行星凌日”.已知地球的公转周期为365天,若将水星、金星和地球的公转轨道视为同一平面内的圆轨道,理论计算得到水星相邻两次凌日的时间间隔为116天,金星相邻两次凌日的时间间隔为584天,则下列判断合理的是( )A .地球的公转周期大约是水星的2倍B .地球的公转周期大约是金星的1.6倍C .金星的轨道半径大约是水星的3倍D .实际上水星、金星和地球的公转轨道平面存在一定的夹角,所以水星或金星相邻两次凌日的实际时间间隔均大于题干所给数据答案:BD [解析] 设水星、地球、金星的公转周期分别为T 水、T 地和T 金,水星两次凌日时间差为t 水,金星两次凌日时间差为t 金,由题意可知,2πT 水-2πT 地t 水=2π,2πT 金-2πT 地t 金=2π,解得T 水=88天,T 金=225天,所以地球公转周期大约是水星公转周期的4倍,大约是金星公转周期的1.6倍,A 错误,B 正确;由开普勒第三定律可知,R 3金T 2金=R 3水T 2水,解得R 金R 水=32252882≈36.5<3,C 错误;理论上发生凌日时,金星(或水星)、地球、太阳三者共线,如果金星(或水星)公转转道与地球公转轨道存在一定夹角,此时并不能产生凌日现象,所以金星(或水星)相邻两次凌日的实际时间间隔应大于理论上的时间间隔,D 正确.■ 要点总结对开普勒行星运动定律的理解:(1)行星绕太阳的运动通常按圆轨道处理,若按椭圆轨道处理,则利用其半长轴进行计算.(2)开普勒行星运动定律也适用于其他天体,例如月球、卫星绕地球的运动.(3)开普勒第三定律a 3T2=k 中,k 值只与中心天体的质量有关,不同的中心天体对应的k 值不同.考点二 万有引力及其与重力的关系1.万有引力的特点:两个物体相互作用的引力是一对作用力和反作用力,它们大小相等,方向相反且沿两物体的连线,分别作用在两个物体上,其作用效果一般不同.2.万有引力的一般应用:主要涉及万有引力的基本计算、天体质量和密度的计算等.在这类问题的分析中应注意:(1)万有引力公式F =G m 1m 2r2中的r 应为两物体球心间距,如果某一物体内部存在球形空腔,则宜采取“割补法”分析;(2)对于万有引力提供向心力情景下的天体运动,根据万有引力定律和牛顿第二定律有G m 1m 2r 2=m 1a ,且a =ω2r =v 2r =⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2r . 3.在地球或其他天体表面及某一高度处的重力加速度的计算:设天体表面重力加速度为g ,天体半径为R ,忽略天体自转,则有mg =G Mm R 2,得g =GM R 2或GM =gR 2;若物体距天体表面的高度为h ,则重力mg ′=G Mm (R +h )2,得g ′=GM (R +h )2=R 2(R +h )2g . ] 据报道,目前我国正在研制“萤火二号”火星探测器.探测器升空后,先在地球表面附近以线速度v 环绕地球飞行,再调整速度进入地火转移轨道,最后以线速度v ′在火星表面附近环绕火星飞行.若认为地球和火星都是质量分布均匀的球体,已知火星与地球的半径之比为1∶2,密度之比为5∶7.设火星与地球表面的重力加速度分别为g ′和g .下列结论正确的是( )A .g ′∶g =1∶4B .g ′∶g =7∶10C .v ′∶v =528 D .v ′∶v =514答案:C[解析] 在地球表面附近,万有引力等于重力,即G MmR 2=mg ,解得g =GM R 2,在火星表面附近,万有引力等于重力,即G M ′m R ′2=mg ′,解得g ′=GM ′R ′2,又知M =ρV =ρ·43πR 3=43ρπR 3,火星与地球密度之比ρ′∶ρ=5∶7,半径之比R ′∶R =1∶2,联立解得g ′∶g =5∶14,选项A 、B 错误;探测器在火星表面附近环绕火星飞行的线速度与探测器在地球表面附近环绕地球飞行的线速度之比v ′∶v =g ′R ′gR =514·12=528,选项C 正确,选项D 错误. 1 “神舟十一号”飞船于2016年10月17日发射,对接“天宫二号”.若飞船质量为m ,距地面高度为h ,地球质量为M ,半径为R ,引力常量为G ,则飞船所在处的重力加速度大小为( )A .0 B.GM (R +h )2 C.GMm (R +h )2 D.GM h2 答案:B [解析] 由题意知,飞船处于完全失重状态,飞船所受的重力等于万有引力,即G Mm (R +h )2=mg ,约去m ,得B 正确. 2 (多选)[2016·新疆适应性检测] 月球是离地球最近的天体.已知月球质量为M ,半径为R ,引力常量为G ,若忽略月球的自转,则关于在月球表面所做的实验,以下叙述正确的是( ) A .把质量为m 的物体竖直悬挂在弹簧测力计下,静止时弹簧测力计的示数为GMm R2B .以初速度v 0竖直上抛一个物体,则物体经时间2πR GM落回原处C .把羽毛和铁锤从同一高度同时释放,则铁锤先落地D .用长为l 的细绳拴一质量为m 的小球在竖直平面内做圆周运动,则小球的最小动能为GMml 2R2 答案:AD [解析] 在月球表面,月球对物体的引力等于物体的重力,即mg =G Mm R 2,选项A 正确;在月球表面,g =G M R2,以初速度v 0竖直上抛的物体落回原处的时间为t =2v 0g =2v 0R 2GM,选项B 错误;月球周围没有空气阻力,羽毛和铁锤从同一高度被释放后,同时落地,选项C 错误;小球在竖直面内做圆周运动,在最高点时,若mg =m v 2l ,则其动能最小,为E k =12mv 2=G Mml 2R2,选项D 正确. ■ 要点总结1.对万有引力和重力的关系要注意以下几点:(1)在地面上,忽略地球自转时,认为物体的向心力为零,各位置均有mg ≈GMm R2;(2)若考虑地球自转,对在赤道上的物体,有GMm R2-F N =F 向,其中F N 大小等于mg ,对处于南北两极的物体,则有GMm R2=mg . 2.在地球上所有只在重力作用下的运动形式,如自由落体运动、竖直上抛运动、平抛运动、斜抛运动等,其运动规律和研究方法同样适用于在其他星球表面的同类运动的分析,只是当地重力加速度取值不同而已.考点三 天体质量及密度的计算1.利用(卫)行星绕中心天体做匀速圆周运动求中心天体的质量计算天体的质量和密度问题的关键是明确中心天体对它的卫星(或行星)的引力就是卫星(或行星)绕中心天体做匀速圆周运动的向心力.由G Mm r 2=m 4π2T 2r ,解得M =4π2r 3GT 2;ρ=M V =M 43πR 3=3πr 3GT 2R 3,R 为中心天体的半径,若为近地卫星,则R =r ,有ρ=3πGT 2.由上式可知,只要用实验方法测出卫星(或行星)做圆周运动的半径r 及运行周期T ,就可以算出中心天体的质量M .若再知道中心天体的半径,则可算出中心天体的密度.2.利用天体表面的重力加速度g 和天体半径R ,可得天体质量M =gR 2G ,天体密度ρ=M V =M 43πR 3=3g 4πGR . 3 [2016·济南模拟] “嫦娥五号”探测器预计2017年在中国文昌卫星发射中心发射升空,自动完成月面样品采集,并从月球起飞,返回地球,带回约2 kg 月球样品.某同学从网上得到一些信息,如下表中所示.根据表格中数据,可以计算出地球和月球的密度之比为( ) 月球半径 R 0A.3∶2 B .2∶3 C .4∶1 D .6∶1 答案:A[解析] 在星球表面附近,万有引力等于重力,即G MmR 2=mg ,解得星球质量M =gR 2G .地球和月球的质量之比M 地M 月=g g 0·R 2R 20=961,由密度公式ρ=M V ,体积公式V =43πR 3,联立解得地球和月球的密度之比ρ地ρ月=M 地M 月·R 30R 3=32,选项A 正确. [2015·江苏卷] 过去几千年来,人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内,行星“51 peg b ”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕. “51 peg b ”绕其中心恒星做匀速圆周运动,周期约为4 天,轨道半径约为地球绕太阳运动半径的120.该中心恒星与太阳的质量比约为( )A. 110B .1C .5D .10答案:B [解析] 题中这颗行星绕其中心天体做圆周运动,其向心力是由中心天体与行星间的万有引力提供,即G M 中心m 行r 2行=m 行ω2行r 行=m 行4π2r 行T 2行,可得M 中心=4π2r 3行GT 2行;同理,地球绕太阳运动,有M 太阳=4π2r 3地GT 2地;那么,中心天体与太阳的质量之比为M 中心M 太阳=4π2r 3行GT 2行4π2r 3地GT 2地=⎝ ⎛⎭⎪⎫r 行r 地3·⎝ ⎛⎭⎪⎫T 地T 行2=⎝ ⎛⎭⎪⎫1203·⎝ ⎛⎭⎪⎫36542≈1,选项B 正确.■ 规律总结天体质量和密度的估算问题是高考命题热点,解答此类问题时,首先要掌握基本方法(两个等式:①万有引力提供向心力;②天体表面物体受到的重力近似等于万有引力),其次是记住常见问题的结论,主要分两种情况:(1)利用卫星的轨道半径r 和周期T ,可得中心天体的质量为M =4π2r 3GT2,并据此进一步得到该天体的密度ρ=M V =M 43πR3=3πr3GT 2R 3(R 为中心天体的半径),尤其注意当r =R时,ρ=3πGT2.(2)利用天体表面的重力加速度g 和天体半径R ,可得天体质量M =gR 2G ,天体密度ρ=M V =M 43πR3=3g4πGR.热点四 宇宙速度 黑洞与多星系统 1.双星系统系统可视天体绕黑洞做圆周运动黑洞与可视天体构成的双星系统两颗可视星体构成的双星系统图示向心力的来源黑洞对可视天体的万有引力彼此给对方的万有引力彼此给对方的万有引力2.多星系统系统三星系统(正三角形排列)三星系统(直线等间距排列)四星系统图示向心力的来源另外两星球对其万有引力的合力另外两星球对其万有引力的合力另外三星球对其万有引力的合力4 [2015·安徽卷改编] 由三颗星体构成的系统,忽略其他星体对它们的作用,存在着一种运动形式:三颗星体在相互之间的万有引力作用下,分别位于等边三角形的三个顶点上,绕某一共同的圆心O 在三角形所在的平面内做相同角速度的圆周运动(图4­12­1为A 、B 、C 三颗星体质量不相同时的一般情况).若A 星体质量为2m ,B 、C 两星体的质量均为m ,三角形的边长为a ,则下列说法正确的是( )图4­12­1A .A 星体所受合力大小F A =2G m 2a 2B .B 星体所受合力大小F B =7G m 2a2C .C 星体的轨道半径R C =72aD .三星体做圆周运动的周期T =2πa 3GM答案:B[解析] 由万有引力定律可知,A 星体所受B 、C 星体的引力大小为F BA =G m A m B r 2=G 2m 2a 2=F CA ,方向如图所示,则合力大小为F A =23G m 2a 2;同理,B 星体所受A 、C 星体的引力大小分别为F AB =G m A m B r 2=G 2m 2a 2,F CB =G m C m B r 2=G m 2a 2,方向如图所示,由F Bx =F AB cos 60°+F CB =2G m 2a2,F By =F AB sin 60°=3G m 2a 2,可得F B =F 2Bx +F 2By =7G m 2a2;通过分析可知,圆心O 在中垂线AD 的中点,R C =34a 2+12a 2,可得R C =74a ;三星体运动周期相同,对C 星体,由F C =F B =7G m 2a 2=m ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2R C ,可得T =πa 3Gm,只有选项B 正确. 多选)[2016·武汉武昌区调研] 太空中存在一些离其他恒星很远的、由三颗星体组成的三星系统,可忽略其他星体对它们的引力作用.已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式:一种是直线三星系统——三颗星体始终在一条直线上;另一种是三角形三星系统——三颗星体位于等边三角形的三个顶点上.已知某直线三星系统A 每颗星体的质量均为m ,相邻两颗星体中心间的距离都为R ;某三角形三星系统B 的每颗星体的质量恰好也均为m ,且三星系统A 外侧的两颗星体与三星系统B 每颗星体做匀速圆周运动的周期相等.引力常量为G ,则( )A .三星系统A 外侧两颗星体运动的线速度大小为v =Gm RB .三星系统A 外侧两颗星体运动的角速度大小为ω=12R 5GmRC .三星系统B 的运动周期为T =4πRR 5GmD .三星系统B 任意两颗星体中心间的距离为L =3125R答案:BCD[解析] 三星系统A 中,三颗星体位于同一直线上,外侧两颗星体围绕中央星体在半径为R 的同一圆轨道上运行,外侧的其中一颗星体由中央星体和另一颗外侧星体的万有引力的合力提供向心力,有G m 2R 2+G m 2(2R )2=m v 2R,解得v =5Gm4R,A 错误;三星系统A 中,周期T =2πRv=4πRR 5Gm ,则其角速度为ω=2πT =12R5GmR,B 正确;由于两种系统周期相等,即T =4πRR5Gm,C 正确;三星系统B 中,三颗星体位于等边三角形的三个顶点上,并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行,对其中一颗星体,由万有引力定律和牛顿第二定律,有2Gm 2L 2cos 30°=m L 2cos 30°4π2T2,解得L=3125R,D正确.[2016·兰州诊断考试] 北京时间2016年2月1日23∶40左右,激光干涉引力波天文台(LIGO)负责人宣布,人类首次发现了引力波.它来源于距地球之外13亿光年的两个黑洞(质量分别为26个和39个太阳质量)互相绕转最后合并的过程.合并前两个黑洞互相绕转形成一个双星系统,关于此双星系统,下列说法正确的是( )A.两个黑洞绕行的角速度相等B.两个黑洞绕行的线速度相等C.两个黑洞绕行的向心加速度相等D.质量大的黑洞旋转半径大答案:A [解析] 对于两个黑洞互相绕转形成的双星系统,其角速度ω相等,周期相等,选项A正确;由于两个黑洞的质量不等,两个黑洞旋转的半径不等,质量较小的黑洞旋转半径较大,质量较大的黑洞旋转半径较小,选项D错误;由v=ωr可知,两个黑洞绕行的线速度不等,质量小的黑洞线速度较大,选项B错误;两个黑洞绕行时其向心力由两个黑洞之间的万有引力提供,向心力相等,而由于两个黑洞的质量不等,由牛顿第二定律可知,两个黑洞绕行的向心加速度不等,质量较小的黑洞向心加速度较大,选项C错误.■ 方法技巧多星问题的解题技巧(1)挖掘一个隐含条件:在圆周上运动天体的角速度(或周期)相等.(2)重视向心力来源分析:双星做匀速圆周运动的向心力由它们之间的万有引力提供,三星或多星做圆周运动,向心力往往是由多个星的万有引力的合力提供.(3)区别两个长度关系:圆周运动的轨道半径和万有引力公式中两天体的距离是不同的,不能误认为一样.【教师备用习题】1.[2013·福建卷] 设太阳质量为M ,某行星绕太阳公转周期为T ,轨道可视作半径为r 的圆.已知引力常量为G ,则描述该行星运动的上述物理量满足( )A .GM =4π2r3T 2B .GM =4π2r2T 2 C .GM =4π2r2T3 D .GM =4πr3T2[解析] A 行星绕太阳公转,由万有引力提供向心力,即G Mmr2=m ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2r ,解得GM =4π2r3T2,A 正确.2.“嫦娥一号”是我国首次发射的探月卫星,它在距月球表面高度为200 km 的圆形轨道上运行,运行周期为127 min.已知引力常量G =6.67×10-11N ·m 2/kg 2,月球半径约为1.74×103km ,利用以上数据估算出月球的质量约为( )A .8.1×1010kg B .7.4×1013kg C .5.4×1019kg D .7.4×1022kg[解析] D 由万有引力充当向心力,有G Mm (r +h )2=m 4π2T 2(r +h ),可得月球质量M =4π2(r +h )3GT2=7.4×1022kg ,选项D 正确.3.我国志愿者王跃曾与俄罗斯志愿者一起进行“火星­500”的实验活动.假设王跃登陆火星后,测得火星的半径是地球半径的12,火星的质量是地球质量的19.已知地球表面的重力加速度为g ,地球的半径为R ,王跃在地面上能向上竖直跳起的最大高度为h ,忽略自转的影响,引力常量为G ,下列说法正确的是( )A .火星的密度为2g3πGRB .火星表面的重力加速度是29gC .火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为23D .王跃以与在地球上相同的初速度在火星上起跳后,能达到的最大高度是92h[解析] A 对地球表面上质量为m 的物体,由牛顿第二定律,有G Mm R 2=mg ,则M =gR 2G ,火星的密度为ρ=19M 4π3⎝ ⎛⎭⎪⎫R 23=2g3πGR ,选项A 正确;对火星表面上质量为m ′的物体,由牛顿第二定律,有GM9m ′R 22=m ′g ′,则g ′=49g ,选项B 错误;火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比v ′1v 1=g ′R2gR=23,选项C 错误;王跃跳高时,分别有h =v 202g 和h ′=v 202g ′,所以在火星上能达到的最大高度为94h ,选项D 错误. 4.[2014·北京卷] 万有引力定律揭示了天体运行规律与地上物体运动规律具有内在的一致性.(1)用弹簧秤称量一个相对于地球静止的小物体的重量,随称量位置的变化可能会有不同的结果.已知地球质量为M ,自转周期为T ,万有引力常量为G .将地球视为半径为R 、质量均匀分布的球体,不考虑空气的影响.设在地球北极地面称量时,弹簧秤的读数是F 0.① 若在北极上空高出地面h 处称量,弹簧秤读数为F 1,求比值F 1F 0的表达式,并就h =1.0%R 的情形算出具体数值(计算结果保留两位有效数字);② 若在赤道地面称量,弹簧秤读数为F 2,求比值F 2F 0的表达式.(2)设想地球绕太阳公转的圆周轨道半径r 、太阳的半径R s 和地球的半径R 三者均减小为现在的1.0%,而太阳和地球的密度均匀且不变.仅考虑太阳和地球之间的相互作用,以现实地球的1年为标准,计算“设想地球”的1年将变为多长.[答案] (1)①F 1F 0=R 2(R +h )20.98②F 2F 0=1-4π2R 3GMT 2(2)1年[解析] (1)设小物体质量为m . ①在北极地面G MmR2=F 0 在北极上空高出地面h 处G Mm (R +h )2=F 1 F 1F 0=R 2(R +h )2当h =1.0%R 时F 1F 0=11.012≈0.98. ②在赤道地面,小物体随地球自转做匀速圆周运动,受到万有引力和弹簧秤的作用力,有G Mm R 2-F 2=m 4π2T 2R 得F 2F 0=1-4π2R 3GMT 2. (2)地球绕太阳做匀速圆周运动,受到太阳的万有引力,设太阳质量为M S ,地球质量为M ,地球公转周期为T E ,有G M S M r 2=Mr 4π2T 2E得T E =4π2r 3GM S =3πr 3G ρR 3S .其中ρ为太阳的密度.由上式可知,地球公转周期T E 仅与太阳的密度、地球公转轨道半径与太阳半径之比有关.因此“设想地球”的1年与现实地球的1年时间相同.5.石墨烯是近些年发现的一种新材料,其超高强度及超强导电、导热等非凡的物理化学性质有望使21世纪的世界发生革命性的变化,其发现者由此获得2010年诺贝尔物理学奖.用石墨烯制作超级缆绳,人类搭建“太空电梯”的梦想有望在本世纪实现.科学家们设想,通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道基站,电梯舱沿着这条缆绳运行,如图所示,实现外太空和地球之间便捷的物资交换.(1)若“太空电梯”将货物从赤道基站运到距地面高度为h 1的同步轨道站,求轨道站内质量为m 1的货物相对地心运动的动能.设地球自转角速度为ω,地球半径为R .(2)当电梯舱停在距地面高度h 2=4R 的站点时,求舱内质量m 2=50 kg 的人对水平地板的压力大小.地面附近重力加速度g 取10 m/s 2,地球自转角速度ω=7.3×10-5 rad/s ,地球半径R =6.4×103km.[答案] (1)12m 1ω2(R +h 1)2 (2)11.5 N [解析] (1)设货物相对地心的距离为r 1,线速度为v 1,则 r 1=R +h 1v 1=r 1ω货物相对地心的动能为E k =12m 1v 21 联立解得E k =12m 1ω2(R +h 1)2. (2)设地球质量为M ,人相对地心的距离为r 2,向心加速度为a n ,受地球的万有引力为F ,则r 2=R +h 2a n =ω2r 2F =GMm 2r 22g =GM R 2 设水平地板对人的支持力大小为F N ,人对水平地板的压力大小为F ′N ,则F -F N =m 2a nF′N=F N联立解得N′=11.5 N.。

高考物理一轮复习第四章曲线运动万有引力与航天第6课时天体运动与人造卫星学案新人教版

高考物理一轮复习第四章曲线运动万有引力与航天第6课时天体运动与人造卫星学案新人教版

第6课时 天体运动与人造卫星1.三种宇宙速度 第一宇宙速度(环绕速度)v 1=7.9 km/s,是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度,也是人造地球卫星的最小发射速度第二宇宙速度(脱离速度) v 2=11.2 km/s,是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度 第三宇宙速度(逃逸速度) v 3=16.7 km/s,是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度2.地球同步卫星的特点(1)轨道平面一定:轨道平面和赤道平面重合。

(2)周期一定:与地球自转周期相同,即T =24 h =86 400 s 。

(3)角速度一定:与地球自转的角速度相同。

(4)高度一定:据G Mm r 2=m 4π2T 2r 得r =3GMT 24π2≈4.24×104km,卫星离地面高度h =r -R ≈3.6×104 km(为恒量)。

(5)速率一定:运行速度v =2πrT≈3.08 km/s(为恒量)。

(6)绕行方向一定:与地球自转的方向一致。

3.极地卫星和近地卫星(1)极地卫星运行时每圈都经过南北两极,由于地球自转,极地卫星可以实现全球覆盖。

(2)近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星,其运行的轨道半径可近似认为等于地球的半径,其运行线速度约为7.9 km/s 。

[基础自查]1.判断正误(1)同步卫星可以定点在北京市的正上方。

(×)(2)不同的同步卫星的质量不同,但离地面的高度是相同的。

(√) (3)第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最小速度。

(×) (4)第一宇宙速度的大小与地球质量有关。

(√) (5)月球的第一宇宙速度也是7.9 km/s 。

(×)(6)同步卫星的运行速度一定小于地球第一宇宙速度。

(√)(7)若物体的速度大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度,则物体可绕太阳运行。

(√) 2.(2021年1月新高考8省联考·江苏卷)2020年12月3日,嫦娥五号上升器携带月壤样品成功回到预定环月轨道,这是我国首次实现地外天体起飞。

2019届一轮复习人教版 天体运动问题 学案

2019届一轮复习人教版    天体运动问题      学案

第5讲天体运动问题[学生用书P79],由于天体运动贴近科技前沿,且蕴含丰富的物理知识,因此是高考命题的热点.近几年在全国卷中都有题目进行考查.预计高考可能会结合我国最新航天成果考查卫星运动中基本参量的求解和比较以及变轨等问题.常考点有:卫星的变轨、对接;天体相距最近或最远问题;随地、绕地问题;卫星运动过程中的动力学问题、能量问题,包括加速度(向心加速度、重力加速度)、线速度、周期的比较等.解决这些问题的总体思路是熟悉两个模型:随地、绕地.变轨抓住两种观点分析,即动力学观点、能量观点.注意匀速圆周运动知识的应用.【重难解读】本部分要重点理解解决天体运动的两条基本思路,天体质量和密度的计算方法,卫星运行参量的求解及比较等.其中卫星变轨问题和双星系统模型是天体运动中的难点.在应用万有引力定律分析天体运动要抓住“一个模型”“两个思路”1.一个模型:无论是自然天体(如行星、月球等),还是人造天体(如人造卫星等),只要天体的运动轨迹为圆形,就可将其简化为质点的匀速圆周运动模型.2.两个思路(1)所有做圆周运动的天体所需向心力都来自万有引力,因此向心力等于万有引力,据此列出天体运动的基本关系式:GMm r 2=m v 2r=mω2r =m ⎝⎛⎭⎫2πT 2r =ma .(2)不考虑地球或天体自转的影响时,物体在地球或天体表面受到的万有引力约等于物体的重力,即G MmR 2=mg ,变形得GM =gR 2(黄金代换式).【典题例证】(多选)作为一种新型的多功能航天飞行器,航天飞机集火箭、卫星和飞机的技术特点于一身.假设一航天飞机在完成某次维修任务后,在A 点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ,如图所示,已知A 点距地面的高度为2R (R 为地球半径),B 点为轨道Ⅱ上的近地点,地球表面重力加速度为g ,地球质量为M .又知若物体在离星球无穷远处时其引力势能为零,则当物体与星球球心距离为r 时,其引力势能E p =-G Mmr (式中m 为物体的质量,M 为星球的质量,G 为引力常量),不计空气阻力.则下列说法中正确的有( )A .该航天飞机在轨道Ⅱ上经过A 点的速度小于经过B 点的速度B .该航天飞机在轨道Ⅰ上经过A 点时的向心加速度大于它在轨道Ⅱ上经过A 点时的向心加速度C .在轨道Ⅱ上从A 点运动到B 点的过程中,航天飞机的加速度一直变大D .可求出该航天飞机在轨道Ⅱ上运行时经过A 、B 两点的速度大小[解析] 在轨道Ⅱ上A 点为远地点,B 点为近地点,航天飞机经过A 点的速度小于经过B 点的速度,故A 正确.在A 点,航天飞机所受外力为万有引力,根据G Mmr 2=ma ,知航天飞机在轨道Ⅰ上经过A 点和在轨道Ⅱ上经过A 点时的加速度相等,故B 错误.在轨道Ⅱ上运动时,由A 点运动到B 点的过程中,航天飞机距地心的距离一直减小,故航天飞机的加速度一直变大,故C 正确.航天飞机在轨道Ⅱ上运行时机械能守恒,有-GMmr A +12m v 2A =-GMm r B +12m v 2B ,由开普勒第二定律得r A v A =r B v B,结合GMm R 2=mg ,r A =3R ,r B =R ,可求得v A 、v B ,故D 正确.[答案] ACD常见变轨问题的处理方法(1)力学的观点:如在A 点减速进入轨道Ⅱ,即为减速向心,反之加速离心,同时还要清楚减速时向运动方向喷气,加速时向运动的反方向喷气.(2)能量的观点:如在轨道Ⅰ上运行时的机械能比在轨道Ⅱ上运行时的机械能大.在轨道Ⅱ上由A 点运动到B 点的过程中航天飞机的机械能守恒、动能增加、引力势能减小等.变轨问题经常考查的知识点有:速度、加速度的比较;动能、势能、机械能的比较;周期、线速度、加速度的求法,特别是椭圆轨道上周期的求法要用到开普勒第三定律;第一宇宙速度、第二宇宙速度的理解.【突破训练】1.假设地球可视为质量均匀分布的球体.已知地球表面重力加速度在两极的大小为g 0,在赤道的大小为g ;地球自转的周期为T ,引力常量为G .地球的密度为( )A .3πGT 2g 0-g g 0B .3πGT 2g 0g 0-gC .3πGT2 D .3πGT 2g 0g解析:选B .物体在地球的两极时,mg 0=G Mm R 2,物体在赤道上时,mg +m ⎝⎛⎭⎫2πT 2R =G Mm R 2,则ρ=M 43πR 3=3πg 0GT 2(g 0-g ).故选项B 正确,选项A 、C 、D 错误.2.(多选)(2016·高考江苏卷)如图所示,两质量相等的卫星A 、B 绕地球做匀速圆周运动,用R 、T 、E k 、S 分别表示卫星的轨道半径、周期、动能、与地心连线在单位时间内扫过的面积.下列关系式正确的有( )A .T A >TB B .E k A >E k BC .S A =S BD .R 3A T 2A =R 3B T 2B解析:选AD .卫星做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,即G Mm R 2=m v 2R =mR ⎝⎛⎭⎫2πT 2,得v = GMR,T =2πR 3GM,由R A >R B ,可知,T A >T B ,v A <v B ,由于两卫星的质量相等,因此E k A <E k B ,A 项正确,B 项错误;由开普勒第三定律可知,R 3A T 2A =R 3BT 2B ,D 项正确;卫星与地心的连线在t 时间内扫过的面积S =t T πR 2=t GMR 2,可见轨道半径大的卫星与地心的连线在单位时间内扫过的面积大,C 项错误.3.我国“玉兔号”月球车被顺利送抵月球表面,并发回大量图片和信息.若该月球车在地球表面的重力为G 1,在月球表面的重力为G 2.已知地球半径为R 1,月球半径为R 2,地球表面处的重力加速度为g ,则( )A .“玉兔号”月球车在地球表面与月球表面质量之比为G 1G 2B .地球的质量与月球的质量之比为 G 1R 22G 2R 21C .地球表面处的重力加速度与月球表面处的重力加速度之比为 G 2G 1D .地球的第一宇宙速度与月球的第一宇宙速度之比为G 1R 1G 2R 2解析:选D .质量与引力无关,故“玉兔号”月球车在地球表面与月球表面质量之比为1∶1,A 错误;重力加速度g =G 重m ,故地球表面处的重力加速度与月球表面处的重力加速度之比为G 1∶G 2,C 错误;根据g =GMR 2,有M =gR 2G ,故地球的质量与月球的质量之比为M 地M 月=G 1R 21G 2R 22,B 错误;因第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度,且v =gR ,故地球的第一宇宙速度与月球的第一宇宙速度之比为v 1v 2=G 1R 1G 2R 2,D 正确. 4.在天体运动中,将两颗彼此相距较近的行星称为双星.它们在相互的万有引力作用下间距保持不变,并沿半径不同的同心圆轨道做匀速圆周运动.如果双星间距为L ,质量分别为M 1和M 2,试计算: (1)双星的轨道半径; (2)双星的运行周期; (3)双星的线速度的大小. 解析:因为双星受到同样大小的万有引力作用,且保持距离不变,绕同一圆心做匀速圆周运动,如图所示,所以具有周期、频率和角速度均相同,而轨道半径、线速度不同的特点.(1)由于两星受到的向心力相等, 则M 1ω2R 1=M 2ω2R 2,L =R 1+R 2. 由此得:R 1=M 2M 1+M 2L ,R 2=M 1M 1+M 2L .(2)由万有引力提供向心力得 G M 1M 2L 2=M 1⎝⎛⎭⎫2πT 2R 1=M 2⎝⎛⎭⎫2πT 2R 2.所以,周期为T =2πL LG (M 1+M 2).(3)线速度v 1=2πR 1T =M 2GL (M 1+M 2),v 2=2πR 2T=M 1GL (M 1+M 2).答案:(1)R 1=M 2M 1+M 2L R 2=M 1M 1+M 2L(2)2πLLG(M1+M2)(3)v1=M2GL(M1+M2)v2=M1GL(M1+M2)。

高三物理一轮复习人教版天体运动教案

高三物理一轮复习人教版天体运动教案
5分钟
5.
目 标
检 测
绿本68页考向1
白本260页9题
1、巡视生做答。
2、公告答案。
3、评价生作答终于。
1、练习册上作答。
2、同桌互批。
3、校正答案。
查抄生对本课所的掌握环境
5分钟
6布置下节课
自主

使命
1.完成白册260-261页习题。
2.练习使用“高轨低速长周期”,会剖析处理卫星变轨标题
3.限时30分钟。
3分钟
7.


8.


反 思
3.讲解四星标题(三角形、正方形)
1、生听讲双星圆周运动,并回答标题
2.生尝试剖析三星圆周运动。
3.生剖析四星圆周运动。
训练生剖析、办理习题的能力。
20分钟
4.


提 升
1.卫星变轨标题。
2.双星及多星标题
1、西席补充提拔,加深理解。
1、回忆。
2、小组或同桌提问、背诵。
3、抽签回答条件。
稳固所,完成本课习目标。
高三物理一轮复习人教版天体运动教案
主备人:使用人:时间:2019年9月
课题
天体运动温习课
课时
1
课型
温习课

重点
1.卫星变轨标题相关讨论
2.双星及多星标题讨论
依据:对天体运动的理解和剖析。(课程标准)

难点
用万有引力剖析办理标题。
依据:高考考点。

目标
一、知识目标
1、生能利用万有引力剖析卫星变轨的历程。
2、生会用牛顿定律及圆周运动相关公式剖析双星及多星的圆周运动。
二、能力目标

认识天体运动教案

认识天体运动教案

一、教案基本信息认识天体运动教案课时安排:2课时(90分钟)教学目标:1. 让学生了解和认识天体运动的基本概念和原理。

2. 使学生掌握天体运动的基本形式和规律。

3. 培养学生的观察和思考能力,激发学生对宇宙的探索兴趣。

教学重点:1. 天体运动的基本概念和原理。

2. 天体运动的基本形式和规律。

教学难点:1. 天体运动规律的数学表达和计算。

2. 宇宙的起源和演化。

教学准备:1. 教学PPT。

2. 天体运动相关图片和视频资料。

3. 宇宙起源和演化相关资料。

教学过程:第一课时:一、导入(5分钟)1. 利用PPT展示宇宙中的各种天体运动现象,引导学生关注和思考。

2. 提问:“你们对天体运动有哪些了解和疑问?”二、新课内容展示(15分钟)1. 介绍天体运动的基本概念和原理,如恒星、行星、卫星等。

2. 讲解天体运动的基本形式,如圆周运动、椭圆运动等。

3. 介绍天体运动的规律,如开普勒定律、牛顿万有引力定律等。

三、案例分析(15分钟)1. 以地球公转为例,分析其运动形式和规律。

2. 以月球绕地球运动为例,分析其运动形式和规律。

四、课堂练习(10分钟)1. 发放练习题,让学生巩固所学内容。

2. 解答学生疑问,给予指导和帮助。

第二课时:一、复习导入(5分钟)1. 复习上节课所学内容,提问:“谁能简要描述一下天体运动的基本形式和规律?”2. 提问:“地球公转和月球绕地球运动的具体情况是怎样的?”二、深入学习(15分钟)1. 讲解天体运动规律的数学表达和计算方法。

2. 以实际例子为例,让学生了解和掌握数学计算在研究天体运动中的应用。

三、宇宙的起源和演化(15分钟)1. 介绍宇宙的起源和演化过程,如大爆炸理论等。

2. 分析宇宙中各种天体运动的规律和联系。

四、课堂讨论(10分钟)1. 组织学生进行小组讨论,探讨宇宙中天体运动的奥秘。

2. 邀请学生分享讨论成果,大家共同学习和进步。

2. 布置课后作业,让学生巩固所学知识。

六、案例研究:太阳系的运动教学目标:1. 让学生理解太阳系的结构及其成员之间的关系。

天体运动教学设计人教版(优秀教案)

天体运动教学设计人教版(优秀教案)

天体运动 课时安一课时 教学目标: .深入理解万有引力定律,利用万有引力定律解决问题。

.卫星飞船在进行变轨各相关物理参量变化。

. 对嫦娥一号相关物理问题进分析。

本讲重应用万有引力定律和牛顿第二定律解决天体运动问题; 本讲难.卫星飞船变轨和对接。

授 课 人:漆波 、 考纲解读 .考纲要求:万有引力定律的应用、人造地球卫星的运动(限于圆轨道) 、动量知识和机 械能知识的应用(包括碰撞、反冲、火箭)都是Ⅱ类要求;航天技术的发展和宇宙航行、宇宙速度属Ⅰ类要求。

二、 命题趋势 万有引力定律与天体问题是历年高考必考内容。

考查形式多以选择、计算等题型出现。

本部分内容常以天体问题(如双星、黑洞、恒星的演化等)或人类航天(如卫星发射、空间 站、探测器登陆、结合“嫦娥一号”等)为背景,考查向心力、万有引力、圆周运动等知识。

这类以天体运动为背景的题目,是近几年高考命题的热点,特别是近年来我们国家在航天方 面的迅猛发展,更会出现各类天体运动方面的题。

三、.思路及方法: 基本方法:把天体运动近似看作圆周运动,它所需要的向心力由万有引力提供,Mm v 2 2 即: G2 m =m ω r= rr 估算天体的质量和密度 Mm 4 2 2= m 2 r 得:M=r 2 T 2(). (). 4 2r 3 Gt2 期,就可以计算出中心天体的质量 由ρ= M V ,V=43πR 得:m4 22rT 2 .即只要测出环绕星体运转的一颗卫星运转的半径和周3ρ= G 3T2rR 3.为中心天体的星体半径特殊: 当r=R时,即卫星绕天体表面运行时, ρ32 ( 年高考 ) ,由此可以测量天体的GT2密度.() 行星表面重力加速度、轨道重力加速度问题 GMm2 mg 0 R 表面重力加速度 , 由得: GM g0R 2轨道重力加速度,由GMm 2mg (R h)2得: g GM R 2 (R h)2 (Rh ) g0( 4 ) 卫星的绕行速度、 2 ()由G Mm 2 v2 r2 r 角速度、周期与半径的关系 m v 得: v= GM即轨道半径越大,绕行速度越小() 由G Mm 2 =m ω 2r得: ω= GM 3即轨道半径越大,绕行角速度越小( 5 ) 地球同步卫星 所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星,它的周期=.要使卫星同步,同步 卫星只能位于赤道正上方某一确定高度.34h 3GMT 2 R×km RR表示地球半径()、开普勒第一定律(又叫椭圆轨道定律) 。

高中物理天体整理教案

高中物理天体整理教案

高中物理天体整理教案
教学目标:
1.了解宇宙的起源和发展;
2.理解地球和宇宙中的天体运动规律;
3.掌握有关天体的基本知识和相关计算方法。

教学内容:
1.宇宙的起源和发展
2.地球的形成和结构
3.天体的分类和特征
4.太阳系的组成和运动规律
教学步骤:
1.导入:通过提问和讨论,引导学生思考宇宙的起源和发展;
2.概念讲解:讲解地球的形成和结构、天体的分类和特征;
3.案例分析:以太阳系为例,讲解天体的运动规律,并进行相关计算;
4.练习:让学生进行练习和计算,巩固所学知识;
5.总结:对本节课所学知识进行总结,并提出问题,进行复习。

教学工具:
1.教材
2.投影仪
3.实验设备
教学反馈:
1.课后作业:布置相关的课后作业,加深学生对所学知识的理解;
2.课堂问答:在下节课前对本节课所学内容进行问答,检测学生的掌握情况。

教学延伸:
1.组织参观:组织学生前往天文馆或天文观测活动,增加学生对天体的认识;
2.课外阅读:推荐一些有关宇宙和天体的书籍,扩展学生的知识面。

教学反思:
对本节课的教学效果进行总结和反思,及时调整教学方法和内容,提高教学质量。

高考物理第一轮复习教案第5章《万有引力定律》2人造天体的运动

高考物理第一轮复习教案第5章《万有引力定律》2人造天体的运动

5.2 专题:人造天体的运动知识目标一、卫星的绕行角速度、周期与高度的关系(1)由,得,∴当h↑,v↓(2)由G=mω2(r+h),得ω=,∴当h↑,ω↓(3)由G,得T= ∴当h↑,T↑二、三种宇宙速度:①第一宇宙速度(环绕速度):v1=7.9km/s,人造地球卫星的最小发射速度。

也是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度。

②第二宇宙速度(脱离速度):v2=11.2km/s,使卫星挣脱地球引力束缚的最小发射速度。

③第三宇宙速度(逃逸速度):v3=16.7km/s,使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。

三、第一宇宙速度的计算.方法一:地球对卫星的万有引力就是卫星做圆周运动的向心力.G=m,v=。

当h↑,v↓,所以在地球表面附近卫星的速度是它运行的最大速度。

其大小为r >>h(地面附近)时,=7.9×103m/s方法二:在地面附近物体的重力近似地等于地球对物体的万有引力,重力就是卫星做圆周运动的向心力..当r>>h时.g h≈g 所以v1==7.9×103m/s第一宇宙速度是在地面附近h<<r,卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度.四、两种最常见的卫星⑴近地卫星。

近地卫星的轨道半径r可以近似地认为等于地球半径R,由式②可得其线速度大小为v1=7.9×103m/s;由式③可得其周期为T=5.06×103s=84min。

由②、③式可知,它们分别是绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的最大线速度和最小周期。

神舟号飞船的运行轨道离地面的高度为340km,线速度约7.6km/s,周期约90min。

⑵同步卫星。

“同步”的含义就是和地球保持相对静止,所以其周期等于地球自转周期,即T=24h。

由式G=m= m(r+h)可得,同步卫星离地面高度为h=-r=3·58×107m即其轨道半径是唯一确定的离地面的高度h=3.6×104km,而且该轨道必须在地球赤道的正上方,运转方向必须跟地球自转方向一致即由西向东。

2019年高考物理一轮复习第14讲万有引力与天体运动课件新人教版

2019年高考物理一轮复习第14讲万有引力与天体运动课件新人教版

2.万有引力定律的数学表达式:
F=G������
1
������
������
2
2
(其中引力常量G=6.67×10-11
N·m2/ kg2).
3.适用条件:公式适用于质点间的相互作用.当两个物体间的距离远大于物体本身
的大小时,物体可视为质点.均匀的球体视为质点时,r是两球心间的距离.
考点分阶突破
[答案] A [解析] 未挖小球时,在 A 处质点所受的万有引力 F1=������������������2������ ,挖去的小球对 A 处 质点的万有引力 F2=������·8������������3·2������,挖空前后该质点受到的万有引力的比值为������1������-1������2=87,
2π ������
2r;(3)根据万有引力等于重力,即 G���������������2��� =mg,得
GM=gR2(黄金代换公式),利用黄金代换公式进行天体质量和天体表面重力加速度之
间的代换.
考点分阶突破
知能必备
考点二 天体质量及密度的计算
1.卫星绕中心天体做 匀速圆周 运动,万有引力提供 向心力 ,即 F 向
内物体的引力为零,则以下判断正确的是 ( )
A.F3=���4���0
B.F3=154������0
C.F4=0
D.F4=���4���0
考点分阶突破
[答案] AC
[解析] 在行星极点处,F1=F0=������������������2������ ;在赤道处,F2=���2���0=������������������2������ -mω2R,在赤道平面内深度
■ 方法技巧
(1)忽略地球的自转时,可认为地面上的物体的向心力为零,各处位置均有 mg≈G���������������2��� ; (2)若考虑地球自转,对赤道上的物体有 G���������������2��� -FN=F 向,其中 FN 的大小等于 mg,对处于 南北两极的物体则有 G���������������2��� =mg; (3)在地球上空某一高度 h 处有 G(���������+������ℎ���)2=mg',可知随着高度的增加,重力加速度逐渐减 小.

高中物理认识天体教案模板

高中物理认识天体教案模板

课时安排:2课时教学目标:1. 知识与技能:- 了解天体的定义及其分类。

- 理解恒星、行星、卫星等天体的基本特征。

- 掌握天体运动的基本规律。

2. 过程与方法:- 通过观察、讨论、实验等方式,培养学生对天体现象的观察和探究能力。

- 运用科学思维,引导学生从不同角度分析天体现象,提高学生的科学思维能力。

3. 情感态度价值观:- 培养学生对宇宙奥秘的探索兴趣,激发学生的求知欲。

- 引导学生树立科学的世界观,培养学生尊重科学、追求真理的精神。

教学重点:1. 天体的定义及其分类。

2. 恒星、行星、卫星等天体的基本特征。

3. 天体运动的基本规律。

教学难点:1. 天体分类的理解。

2. 天体运动规律的应用。

教学准备:1. 多媒体课件。

2. 天文望远镜(如有条件)。

3. 相关天文图片、视频资料。

教学过程:第一课时一、导入1. 通过展示地球以外的天体图片,激发学生对天体现象的兴趣。

2. 提问:你们知道什么是天体吗?天体有哪些种类?二、新课讲授1. 天体的定义:宇宙中所有物质的总称。

2. 天体的分类:- 恒星:如太阳、北斗七星等。

- 行星:如地球、火星、金星等。

- 卫星:如月球、火星的卫星等。

- 其他天体:如小行星、彗星、星际物质等。

三、课堂活动1. 观察天体图片,分组讨论各类天体的特征。

2. 学生代表分享讨论成果,教师点评。

四、小结1. 回顾本节课所学内容,强调天体的定义、分类及特征。

2. 布置课后作业,要求学生查阅资料,了解天体运动的基本规律。

第二课时一、复习导入1. 回顾上一节课所学内容,提问:天体有哪些种类?各类天体有什么特征?二、新课讲授1. 天体运动的基本规律:- 牛顿第一定律:物体在没有外力作用下,保持静止或匀速直线运动。

- 牛顿第二定律:物体的加速度与作用力成正比,与物体质量成反比。

- 牛顿第三定律:作用力与反作用力大小相等、方向相反。

2. 天体运动规律的应用:- 计算行星的公转周期和轨道半径。

- 分析彗星的轨道特征。

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3分钟
7.


8.


反 思
2、生会用牛顿定律及圆周运动相关公式分析双星及多星的圆周运动。
二、能力目标
通过天体运动的分析,让生深刻理解万有引力的综合应用过程和方法。
教具
多媒体课件、教辅

环节
教内容
教师行为
生行为
设计意图
时间
1.课前3分钟
公式小考:万有引力、圆周运动相关公式
1巡视答题情况
2评价小考结果
1互批、订正答案
检测万有引力知识点掌握情况。
2019届一轮复习人教版天体运动复习课教案
主备人:使用人:时间:2018年9月
课题
天体运动复习课
课时
1
课型
复习课

重点
1.卫星变轨问题相关讨论
2.双星及多星问题讨论
依据:对天体运动的理解和分析。(课程标准)

难点
用万有引力分析解决问题。
依据:高考考点。

目标
一、知识目标
1、生能利用万有引力分析卫星变轨的过程。
5分钟
5.
目 标
检 测
绿本68页考向1
白本260页9题
1、巡视生做答。
2、公布答案。
3、评价生作答结果。
1、练习册上作答。
2、同桌互批。
3、订正答案。
检查生对本课所的掌握情况
5分钟
6布置下节课
自主

任务
1.完成白册260-261页习题。
2.练习使用“高轨低速长周期”,会分析处理卫星变轨问题
3.限时30分钟。
3.讲解四星问题(三角形、正方形)
1、生听讲双星圆周运动,并回答问题
2.生尝试分析三星圆周运动。
3.生分析四星圆周运动。
训练生分析、解决习题的能力。
20分钟
4.


提 升
1.卫星变轨问题。
2.双星及多星问题
1、教师补充提升,加深理解。
1、回忆。
2、小组或同桌提问、背诵。
3、抽签回答条件。
巩固所,完成本课习目标。
3分钟
2.承 接
结 果
生讲解专题三:卫星变轨问题。
1聆听生讲解过程,并及时评价。
2、答疑解决生讲解过程中出现的问题。
1、生讲解专题三
2、生点评
3、生修改整理卫星变轨问题。
1、验收生自主习的结果。
10分钟
3.


讲 评ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.双星及多星问题的圆周运动
1.讲解双星的圆周运动过程
2.讲解三星的圆周运动(直线型、三角形)
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