高三物理一轮复习导学案：第17讲+万有引力与宇宙航行

第17讲万有引力与宇宙航行导学提纲课程标准：1、通过史实,了解万有引力定律的发现过程。知道万有引力定律.认识发现万有引力定律的重要意义。认识科学定律对人类探索未知世界的作用；2、会计算人造卫星的环绕速度。知道第二宇宙速度和第三宇宙速度；3、知道经典力学的局限性，初步了解相对论时空观和微观世界的量子特征。体会人类对自然界的探索是不断深入的。命题趋势：未来高考命题会更注重用物理知识解决实际问题，尤其要关注科技前沿知识的储备，万有引力定律及其应用作为核心考点不会改变，对三个宇宙速度的考查会有所增加，而如果考虑增加题目难度，不排除会继续在椭圆运动模型上命题。本节如何复习万有引力定律的应用是近几年高考的热点，它与向心力公式相结合可用于分析求解许多天体、航天问题.我们在复习时最好能分类进行研究、总结，熟练掌握常出现的各类问题的解析方法，做到胸有成竹。学习目标：1、掌握万有引力定律的内容并能够应用万有引力定律解决天体的运动问题；2、掌握用万有引力定律和牛顿运动定律解决天体运动问题的基本方法和基本技能；3、掌握宇宙速度的概念基础感知(思＼议)：一、研读课本(必修二第7章)，绘制知识网络树状图(本单元)．二、(思＼议)1、地心说和日心说内容是什么？开普勒三定律的内容是什么？2、牛顿的万有引力定律的内容是什么？适用条件是什么？3、宇宙速度、发射速度、运行速度有何不同？4、下面与卫星有关的几组概念有何异同？①天体半径与卫星轨道半径；②卫星运行的加速度与物体随地球自转的向心加速度；③自转周期与公转周期；④近地卫星、同步卫星、赤道上的物体；⑤重力加速度、万有引力、向心力．5、卫星变轨的实质是什么？深化认知：一、万有引力定律的理解和应用1、如图所示，有一个质量为M、半径为R、密度均匀的大球体。从中挖去一个半径为R2的小球体，并在空腔中心放置一质量为m的质点，引力常量为G，则大球体的剩余部分对该质点的万有引力大小为(已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零) (A．GMmR2 B．0C．4GMmR2 2、某类地天体可视为质量分布均匀的球体，由于自转的原因，其表面“赤道”处的重力加速度为g1，“极点”处的重力加速度为g2，若已知自转周期为T，则该天体的半径为()A．4π2g1T2 B．4π2g二、天体运行参量的分析与计算3、（多选）“嫦娥五号”探测器绕月球做匀速圆周运动时，轨道半径为r，速度大小为v。已知月球半径为R，引力常量为G，忽略月球自转的影响。下列选项正确的是 ()A．月球平均密度为3v24πGR2C．月球表面重力加速度大小为v2RD．三、变轨问题4、2023年10月24日，我国在西昌卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭,成功将遥感三十九号卫星送入预定轨道。已知该卫星发射后在圆轨道做圆周运动，稳定后再变轨到如图所示的椭圆轨道，两轨道相切于P点.P、Q分别为椭圆轨道的近地点和远地点，忽略空气阻力和卫星质量的变化，则 ()A．遥感三十九号卫星在椭圆轨道上运动的周期小于在圆轨道上运动的周期B．遥感三十九号卫星在椭圆轨道上运动时,在P点的线速度小于在Q点的线速度C．遥感三十九号卫星在P点由圆轨道变轨到椭圆轨道时需要在P处点火加速D．遥感三十九号卫星在椭圆轨道从P点运动到Q点的过程中,卫星的机械能增大5、北京时间2023年5月10日21时22分，搭载天舟六号货运飞船的长征七号遥七运载火箭，在中国文昌航天发射场点火发射，发射取得圆满成功。北京时间5月11日5时16分，天舟六号货运飞船与空间站组合体完成交会对接。下列说法正确的是 ()A．天舟六号从低轨向高轨完成对接,需要加速B．天舟六号的发射速度必须大于第二宇宙速度C．天舟六号在不同的绕地轨道运行时,其与地心的连线在相同时间内扫过的面积相等D．天舟六号与空间站组合体对接后(空间站组合体所在轨道不变),空间站组合体的向心加速度变大四、卫星追及相遇问题6、2022年12月8日，地球恰好运行到火星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线，此现象被称为“星冲日”。火星和地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，火星与地球的公转轨道半径之比约为3∶2，如图所示，根据以上信息可以得出()A．火星与地球绕太阳运动的周期之比约为27∶8B．当火星与地球相距最远时,两者的相对速度最大C．火星与地球表面的自由落体加速度大小之比约为9∶4D．下一次“火星冲日”将出现在2023年12月8日之前五、多星问题7、由三颗星体构成的系统，忽略其他星体对它们的影响，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角速度相同的圆周运动（图示为A、B、C三颗星体质量不相同时的一般情况）若A星体的质量为2m，B、C两星体的质量均为m，三角形的边长为a，万有引力常量G已知，求：（1）A星体所受合力的大小FA；（2）B星体所受合力的大小FB；（3）C