第六章-万有引力与航天-新课标（RJ）-必修2 (2).ppt

1、高中物理 必修2 新课标（RJ）,第六章 万有引力与航天,1行星的运动 2太阳与行星间的引力 3万有引力定律 4万有引力理论的成就 专题课：人造卫星问题 5宇宙航行,6经典力学的局限性 本章总结提升,1 行星的运动,1了解人类对行星运动规律的认识过程，了解观察方法在认识行星运动规律中的作用 2知道开普勒行星运动定律及其科学价值，了解开普勒第三定律中的k值的大小只与中心天体有关 3体会科学家们的科学态度和科学精神，体会对描述自然追求简单和和谐是科学研究的动力之一,教学目标,【重点】 理解和掌握开普勒行星运动定律，认识行星的运动学好本节有利于对宇宙中行星的运动规律的认识，掌握人类认识自然规律的科学

2、方法，并有利于对人造卫星的学习 【难点】 对开普勒行星运动定律的理解和应用,重点难点,本节内容对学生来说是抽象的、陌生的，甚至无法去感知对天体的运动充满好奇，又觉得非常神秘而不易理解所以我们必须去引导学生了解人们对星体运动认识的发展过程，从“日心说”和“地心说”的内容到其两者之间的争论，从第谷的精心观测到开普勒的数学运算，在学生整体感知的过程中引导学生体会这些大师们对待问题的思路、方法及一丝不苟的科学精神，并激发学生热爱科学、探索真理的求知热情.,教学建议,【导入一】 我们与无数生灵生活在地球上，白天我们沐浴着太阳的光辉夜晚，仰望苍穹，繁星闪烁，美丽的月亮把我们带入了无限的遐想之中，这浩瀚无垠

3、的宇宙中有着无数的大小不一、形态各异的天体，它们的神秘始终让我们渴望了解，并不断地去探索而伟大的天文学家、物理学家已为我们的探索开了头，让我们对宇宙来一个初步的了解首先，我们来了解行星的运动情况,新课导入,【导入二】 在浩瀚的宇宙中有着无数大小不一、形态各异的天体，如月亮、地球、太阳、夜空中的星星日出日落，斗转星移，各种天体都在不停地运动，我们知道：月亮绕着地球转，地球绕着太阳转，地球在公转的同时还在自转，天体的运动遵循着什么样的规律？关于不同星体的运动，有地心说和日心说，我们知道地心说是错误的，那么日心说是否就完美无缺呢？行星是否在做完美的匀速圆周运动呢？“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”由

4、这些无数天体组成的广袤无垠的宇宙始终是人们渴望了解、不断探索的领域下面，就让我们沿着先辈们的足迹去了解行星的运动特点.,新课导入,1地心说的代表人物是_，这个学说的核心观点是认为地球是静止不动的，是宇宙的_ 2日心说的代表人物是_，这个学说的核心观点是认为太阳是静止不动的，地球和其他的行星都_,地心说和日心说,知识必备,知识点一,托勒密,中心,哥白尼,围绕太阳运动,1开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个_ 2开普勒第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的_ 3开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方与它的公转周期的二次方的比 值

5、都_其数学表达式为_,开普勒行星运动定律,知识必备,知识点二,焦点上,面积,相等,想一想 早期科学家对天体运动的研究有哪些主要成果？ 要点总结,学习互动,早期科学家对天体运动的研究,考点一,地球,太阳,学习互动,例1 (多选)16世纪，哥白尼根据天文观测的大量资料，经过40多年的天文观测和潜心研究，提出“日心说”的如下四个基本论点，这四个论点目前看存在缺陷的是() A宇宙的中心是太阳，所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动 B地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星，月球是绕地球做匀速圆周运动的卫星，它绕地球运动的同时还跟地球一起绕太阳运动 C太阳不转动，因为地球每天自西向东自转一周，造成太阳每天东升西落的

6、现象 D与日地距离相比，其他恒星离地球都十分遥远，比日地距离大得多,答案 ABC,解析 太阳不是宇宙的中心，只是太阳系的中心天体，行星做的也不是匀速圆周运动，A存在缺陷；恒星是宇宙中的主要天体，宇宙中有很多恒星，太阳是离我们最近的一颗恒星，所有的恒星都在宇宙中高速运动着，月球绕地球运动的轨道也不是圆，故B、C存在缺陷,想一想 行星在距太阳较近处与距太阳较远处相比较，运动速率何处较大？ 要点总结1行星绕太阳做椭圆运动，但它们的轨道一般接近圆为简化运算，一般把天体的运动当作_来研究，椭圆的半长轴即为圆半径 2开普勒第三定律既适用于椭圆运动又适用于圆周运动，对绕_运动的行星，其常量相同 3根据开普勒

7、第二定律，行星在_时的速度最大，在_时的速度最小，即行星从近日点到远日点的过程是_，从远日点到近日点的过程是_ 4开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动，卫星绕地球的运动同样满足卫星和地球的连线在相等时间内扫过的面积相等,学习互动,对开普勒行星运动定律的理解,考点二,匀速圆周运动,同一中心天体,近日点,远日点,减速过程,加速过程,学习互动,学习互动,答案 AD,学习互动,点评 对于开普勒第三定律，要特别注意两点：(1)k值只与中心天体有关； (2)此处的周期是公转周期,学习互动,开普勒第三定律的应用,考点三,学习互动,例3 国际天文学联合会大会投票，通过了新的行

8、星定义，冥王星被排除在太阳系大行星行列之外，太阳系的大行星数量将由九颗减为八颗若八大行星绕太阳运行的轨迹可粗略地认为是圆，各星球半径和轨道半径如下表所示： 从表中所列数据可以估算出海王星的公转周期最接近() A80年 B120年 C165年 D200年,学习互动,答案 C,点评 注意本类题目中“地球绕太阳公转周期为1年”经常作为隐含条件出现,学习互动,答案 C,点评 本题为开普勒第三定律的直接应用，要注意角标的顺序,自我检测,1(早期科学家对天体运动的研究)下列说法正确的是() A地球是宇宙的中心，太阳、月球及其他行星都绕地球运动 B太阳是宇宙的中心，所有天体都绕太阳运动 C太阳是静止不动的，

9、地球和其他行星都绕太阳运动 D“地心说”和“日心说”现在看来都是不正确的,答案 D,解析 “地心说”是错误的，所以A错误太阳系在银河系中运动，银河系也在运动，所以B、C错误，D正确.,自我检测,2(对开普勒行星运动定律的理解)图611是行星N绕恒星M运动情况的示意图，下列说法正确的是() A速度最大时 是在B点处 B速度最小时 是在C点处 CN从A到B做减速运动 DN从B到A做减速运动,答案 C,解析 由开普勒第二定律可知，行星与恒星的连线在相同时间内应该扫过相同的面积；A离恒星较近，要想在同样的时间内扫过相同的面积，则必须通过更长的弧长，所以在A点的速度是最大的，而在B点的速度是最小的，故选

10、项A、B均错误所以从A到B是减速运动，从B到A是加速运动，选项C正确，D错误,图611,自我检测,3(开普勒第三定律的理解)理论和实践证明，开普勒行星运动定律不仅适用于太阳系中的天体运动，而且对一切天体(包括卫星绕行星的运动)都适用关于开普勒第三定律的公式a2/T2k，下列说法正确的是() A公式只适用于轨道是椭圆的运动 B式中的k值，对于所有行星(或卫星)都相等 C式中的k值，只与中心天体有关，与绕中心天体旋转的行星(或卫星)无关 D若已知月球与地球之间的距离，根据公式可求出地球与太阳之间的距离,答案 C,解析 如果行星(或卫星)的轨道为圆轨道，公式k也适用，但此时公式中的a为轨道半径，故A

11、项错误；比例系数k是一个由中心天体决定而与行星(或卫星)无关的常量，但不同的中心天体对应的k值不同，故B项错误，C项正确；月球绕地球转动的k值与地球绕太阳转动的k值不同，故D项错误,2 太阳与行星间的引力 3 万有引力定律,1知道太阳与行星间的引力是行星绕太阳运动的原因，是行星圆周运动的向心力 2知道太阳和行星间引力的方向和表达式，知道牛顿运动定律在推导太阳和行星间引力时的作用 3知道万有引力定律发现的思路和过程，知道地球上重物下落和天体运动的统一性 4知道万有引力是一种存在于所有物体之间的引力，知道万有引力定律的适用范围,教学目标,5会用万有引力进行简单计算，知道公式中r的物理意义，了解引力

12、常量G的测定在科学史上的重大意义 6了解万有引力定律发现的意义，体会在科学规律发现过程中猜想与求证的重要性,教学目标,【重点】 探究太阳与行星间的引力与哪些因素有关 【难点】 (1)探究太阳与行星间的引力与哪些因素有关 (2)帮助学生用已有知识自主探究出三种引力的大小,重点难点,本节课我们将追寻牛顿的足迹，根据开普勒行星运动定律和匀速圆周运动的向心力公式(牛顿第二定律在圆周运动中的应用)推导出太阳对行星的引力与行星的质量、行星与太阳间的距离的比例关系，再根据牛顿第三定律推出行星对太阳的引力与太阳的质量、太阳与行星间的距离的比例关系，从而进一步得到太阳与行星间的引力所遵循的规律，为重新“发现”万

13、有引力定律打下基础,教学建议,本节主要内容就是介绍科学家对行星运动原因的各种猜想，及运用旧知识推导太阳与行星间的引力在介绍是什么原因使行星绕太阳运动时，教师可补充一些材料，使学生领略前辈科学家对自然奥秘不屈不挠的探索精神和对待科学研究一丝不苟的态度在推导太阳与行星间的引力时，教师可先引导学生理清推导思路，然后放手让学生自主推导，充分发挥学生学习的主体地位.,教学建议,【导入一】 目前已知太阳系中有8颗大行星它们通常被分为两组：内层行星(水星、金星、地球、火星)和外层行星(木星、土星、天王星、海王星)，内层行星体积较小，主要由岩石和铁组成；外层行星体积要大得多，主要由氢、氦、冰物质组成 哥白尼说

14、：“太阳坐在它的皇位上，管理着围绕着它的一切星球” 那么是什么原因使行星绕太阳运动呢？伽利略、开普勒以及法国数学家笛卡儿都提出过自己的解释然而，只有牛顿才给出了正确的解释,新课导入,八大行星绕太阳做圆周运动，是什么原因造成的呢？我们这节课就一起来探究这个问题 【导入二】 师：提问：请同学们从运动的描述角度思考：开普勒行星运动定律的物理意义是什么？ 生：思考、回答、交流：第一定律揭示了描述行星运动的参考系及其运动轨迹；第二定律揭示了行星在椭圆轨道上运动经过不同位置的快慢情况，近日点附近速度大，远日点附近速度小；第三定律揭示了不同行星虽然椭圆轨道和环绕周期不同，但由于中心天体相同，所以共同遵循轨道

15、半长轴的三次方与周期的二次方比值相同的规律,新课导入,师：开普勒在1609和1619年发表了行星运动的三个定律，解决了描述行星运动的问题，但好奇的人们，面向天穹，深情地叩问：是什么力量支配着行星绕着太阳做如此和谐而有规律的运动呢？这节课我们就来认识这些问题.,新课导入,1太阳对行星的引力 太阳对行星的引力，与行星的质量m成_，与行星和太阳间距离的二次方成 _，即F_ 2行星对太阳的引力 行星对太阳的引力，与太阳的质量M成_，与行星和太阳间距离的二次方成 _，即F_,太阳与行星间的引力,知识必备,知识点一,正比,反比,正比,反比,3太阳与行星间的引力 太阳与行星间引力的大小与太阳和行星质量的_成

16、正比，与两者距离的二次方成 反比，即F_表达式中的G是比例系数，其大小与太阳和行星都无关引力的方向沿二者的连线,知识必备,乘积,1月地检验 由于月球轨道半径约为地球半径的60倍，所以月球轨道上物体受到的引力是地球上的 _根据牛顿第二定律，物体在月球轨道上运动时的加速度(月球公转的向心加速 度)应该是它在地球表面附近下落时的加速度(自由落体加速度)的_根据计算和测得的数据可以得出：地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同一性质的力,万有引力定律,知识必备,知识点二,2万有引力定律 (1)内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m1和m2的_成正

17、比、与它们之间距离r的_成反比 (2)表达式：_ 3引力常量 (1)大小：G_ (2)测定：英国物理学家_在实验室里比较准确地测出了G值,知识必备,乘积,二次方,6.671011 Nm2/kg2,卡文迪许,想一想 如何验证太阳与行星间引力的规律适用于行星和卫星之间？ 要点总结 万有引力定律的得出过程 1推导思想：把行星绕太阳的椭圆运动简化为以太阳为圆心的匀速圆周运动，运用圆周运动规律结合开普勒第三定律、牛顿运动定律推导出太阳与行星间的引力表达式.,学习互动,万有引力定律的发现过程,考点一,学习互动,学习互动,学习互动,答案 AB,学习互动,引力常量及对万有引力定律的理解和计算,考点二,引力常量

18、在数值上等于两个质量都是1 kg的质点相距1 m时的相互吸引力,两球心间的距离,学习互动,学习互动,3对万有引力定律的理解,学习互动,学习互动,答案 AD,解析 万有引力定律适用于两质点间的相互作用，当两球体质量分布均匀时，可认为球体质量分布在球心计算万有引力，故A、D项正确；当r0时，两物体不能视为质点，万有引力定律不再适用，B项错误；大球球心周围各部分对小球的引力合力为零，故C项错误,学习互动,图621,学习互动,答案 BC,学习互动,重力与万有引力的关系,考点三,想一想 重力是由于地球的吸引而产生的，但能否说万有引力就是重力呢？ 要点总结 1重力和纬度的关系 (1)在两极处的重力 在两极

19、处，物体自转需要的向心力为零，满足mg_，方向_,指向地心,学习互动,物体随地球自转需要的向心力,mgm2R,向心力,增大,学习互动,2重力和高度的关系 若物体距地面的高度为h，在忽略地球自转的条件下有：mgh_，可得：gh _这个关系式表明，随着高度的增加，重力加速度会_在计算时，高度这个因素有时是不能忽略的,减小,学习互动,学习互动,答案 C,点评 注意本类题目中“地球绕太阳公转周期为1年”经常作为隐含条件出现,学习互动,答案 D,学习互动,备用习题,备用习题,答案 AD,解析 通过完全独立的途径得出相同的结果，证明了地球表面上的物体所受地球的引力和地球与月球之间的引力是同一种性质的力物体

20、的运动规律是由所受力的规律决定的，相同性质的力产生相同性质的加速度,备用习题,2如图所示，两个半径分别为r10.4 m、r20.6 m，质量分布均匀的实心球质量分别为m14.0 kg、m21.0 kg，两球间距离r02.0 m，则两球间的相互引力的大小(G6.671011 Nm2/kg2)() A等于6.671011 N B大于6.671011 N C小于6.671011 N D不能确定,答案 C,备用习题,答案 A,备用习题,答案 3.2107 N,备用习题,备用习题,自我检测,1(万有引力定律的发现过程)(多选)下列关于太阳对行星的引力的说法中正确的是() A太阳对行星的引力提供行星做匀速

21、圆周运动的向心力 B太阳对行星引力的大小与太阳的质量成正比，与行星和太阳间的距离的二次方成反比 C太阳对行星的引力规律是由实验得出的 D太阳对行星的引力规律是由开普勒行星运动定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的,答案 AD,解析 太阳对行星的引力规律是牛顿由开普勒行星运动定律结合圆周运动规律推导出来的，它不是实验得出的，选项A、D正确，C错误；太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比，与行星和太阳间距离的二次方成反比，选项B错误,自我检测,答案 A,自我检测,答案 B,4万有引力理论的成就,1了解万有引力定律在天文学上的重要应用 2会用万有引力定律计算天体质量，了解“称量地球质量”“计

22、算太阳质量”的基本思路 3认识万有引力定律的科学成就，体会科学思想方法,教学目标,【重点】 运用万有引力定律计算天体的质量 【难点】 在具体的天体运动中应用万有引力定律解决问题,重点难点,这节课通过对一些天体运动的实例分析，使学生了解：通常物体之间的万有引力很小，常常觉察不出来，但在天体运动中，由于天体的质量很大，万有引力将起决定性作用，对天文学的发展起了很大的推动作用，其中一个重要的应用就是计算天体的质量 在讲课时，应用万有引力定律有两条思路要交待清楚 1把天体(或卫星)的运动看成是匀速圆周运动，即F引F向，用于计算天体(中心体)的质量，讨论卫星的速度、角速度、周期及半径等问题 2在地面附近

23、把万有引力看成物体的重力，即F引mg.主要用于计算涉及重力加速度的问题.,教学建议,【导入一】 1卡文迪许实验测引力常量的原理是什么？ 答：利用引力矩与金属丝的扭转力矩的平衡来求得 2引力常量的测出的物理意义 答：使万有引力定律有了其实际意义，可以求得地球的质量等对了，引力常量一经测出，万有引力定律对天文学的发展起了很大的推动作用，这节课我们来学习万有引力定律在天文学上的应用,新课导入,【导入二】 提问：伽利略在研究杠杆原理后，曾经说过一句什么名言？ (给我一个支点，我可以撬动地球) 提问：天平是根据杠杆原理测量物体质量的仪器，那么根 据伽利略的名言，我们是否可以用天平测量地球的质量？那我们如

24、何测量巨大的天体质量？万有引力给我们提供了帮助.,新课导入,1若不考虑地球自转的影响，地面上质量为m的物体所受的重力近似等于地球对物体的_ 2公式：mg_由此式可得出地球的质量M_,地球质量的计算,知识必备,知识点一,引力,计算天体的质量,知识必备,知识点二,匀速圆周,万有引力,118世纪，人们观测到太阳系第七颗行星天王星的轨道和用万有引力定律计算出来的轨道有一些偏差 2根据已发现的天体的运行轨道结合万有引力定律推算出还没发现的未知天体的轨道，如_就是这样发现的 注意：海王星的发现和哈雷彗星的“按时回归”最终确立了万有引力定律的地位,发现未知天体,知识必备,知识点三,海王星,想一想 如何应用万

25、有引力定律求出天体的质量？能求出卫星的质量吗？ 要点总结 1求天体质量的思路 绕中心天体运动的其他天体或卫星做匀速圆周运动，做圆周运动的天体(或卫星)的向心力等于它与中心天体的_，利用此关系建立方程求中心天体的质量 2计算天体的质量 下面以地球质量的计算为例，介绍几种计算天体质量的方法：,学习互动,计算天体的质量,考点一,万有引力,学习互动,学习互动,例1 某天体的一颗卫星沿圆轨道运行，轨道半径是6.8103 km，周期是5.6103 s，引力常量G6.671011 Nm2/kg2，则此天体的质量大约是() A6.01023 kg B4.01024 kg C6.01024 kg D4.0102

26、3 kg,答案 C,学习互动,点评 本题为应用万有引力定律计算中心天体质量的基本计算题，解题时主要注意数值计算的准确性，尤其是代入数据时要统一成国际单位,学习互动,计算计算天体的密度,考点二,学习互动,2当卫星环绕天体表面运动时，其轨道半径r等于天体的半径R，则_ 注意：(1)计算天体的质量的方法不仅适用于地球，也适用于其他任何星体注意这一方法的拓展应用，并且要明确计算出的是中心天体的质量(2)要注意R、r的区分R指中心天体的半径，r指行星或卫星的轨道半径若行星或卫星环绕中心天体表 面运动，则有_,Rr,学习互动,例2 天文学家新发现了太阳系外的一颗行星，这颗行星的体积是地球的4.7倍，质量是

27、地球的25倍已知某一近地卫星绕地球运动的周期约为1.4小时，引力常量G6.671011 Nm2/kg2，由此估算该行星的平均密度约为() A1.8103 kg/m3 B5.6103 kg/m3 C1.1104 kg/m3 D3.0104 kg/m3,答案 D,学习互动,例3 有一星球的密度与地球的密度相同，但它表面处的重力加速度是地面上重力加速度的4倍，则该星球的质量是地球质量的() A. 1/4 B4倍 C16倍 D64倍,答案 D,学习互动,发现未知天体,考点三,想一想 海王星被称为“笔尖下发现的行星”，原因就是计算出来的轨道和预测的位置跟实际观测的结果非常接近科学家在推测海王星的轨道时，

28、应用的物理规律有哪些？ 要点总结 除了可以应用万有引力定律计算天体的质量外，还可以应用万有引力定律发现未知天体，_的发现和_的“按时回归”确立了万有引力定律的地位,海王星,哈雷彗星,学习互动,例4 下列说法正确的是() A海王星是人们直接应用万有引力定律计算出轨道而发现的 B天王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的 C海王星是人们经过长期的太空观测而发现的 D天王星的运行轨道与由万有引力定律计算的轨道存在偏差，其原因是天王星受到轨道外的行星的引力作用，由此，人们发现了海王星,答案 D,解析 由行星的发现历史可知，天王星并不是根据万有引力定律计算出轨道而发现的；海王星不是通过观测发现，也不

29、是直接由万有引力定律计算出轨道而发现的，而是人们发现天王星的实际轨道与理论轨道存在偏差，然后运用万有引力定律计算出“新”星的轨道，从而发现了海王星，只有选项D正确,备用习题,备用习题,答案 A,自我检测,答案 A,自我检测,答案 A,自我检测,答案 B,3(发现未知天体)关于万有引力定律应用于天文学研究的历史事实，下列说法正确的是() A天王星、海王星都是运用万有引力定律经过大量计算以后发现的 B18世纪时人们发现太阳系的第七颗行星的运动轨道总是同根据万有引力定律计算出来的结果有比较大的偏差，于是人们推测出在这颗行星的轨道外还有一颗行星 C太阳系的第八颗行星是牛顿运用自己发现的万有引力定律经过

30、大量计算而发现的 D以上说法都不正确,解析 天王星是在1781年被发现的，而当时卡文迪许还未测出引力常量的值，人们还不能用万有引力定律做具有实际意义的计算，故选项A错误；太阳系的第八颗行星是在1846年被发现的，而牛顿发现的万有引力定律于1687年发表在牛顿的自然哲学的数学原理中，选项C错误,专题课：人造卫星问题,1清楚人造地球卫星绕地球运动的向心力来源地球对行星的万有引力 2会计算各种卫星的运行参量，能比较不同轨道(高度不同)上的卫星运行参量的大小 3清楚地球同步卫星，能将地球卫星的研究方法迁移应用到绕月飞行的嫦娥探测器的运行规律的研究中,教学目标,【重点】 (1)人造卫星运行参量比较 (2

31、)地球同步卫星 【难点】 卫 星(飞船、探测器、空间站)变轨问题,重点难点,本节研究人造卫星问题，包括飞船、探测器、空间站问题，本节内容的教学应首先从人造卫星的动力学分析入手，定量探讨出人造卫星各个运行参量的决定关系式，据此可进一步研究人造卫星的变轨问题和同步卫星问题,教学建议,【导入一】 同学们经常收看卫星电视节目，卫星电视信号就是通过通信卫星进行转播的，卫星为什么能高高悬挂在天上呢？这节课我们重点研究人造卫星问题 【导入二】 同学们都知道月球是地球的卫星，而且地球只有一个天然卫星，但是月球并不孤单，人类迄今为止已经给月球发射了很多小伙伴人造地球卫星这节课我们重点研究人造卫星问题.,新课导入

32、,运动，它比直线运动复杂，为研究复杂的运动，就需要把复杂的运动分为简单的运动，本节课我们就来学习一种常用的一种方法运动的合成与分解 【导入二】 播放课件：蜡块在竖直方向做速度为v1的匀速直线运动，水平方向做速度为v2的匀速直线运动，实际运动轨迹为斜向上的匀速直线运动 思考：轨迹真的是直线吗？用什么方法可以搞清楚这个问题？ 尝试：建立直角坐标系；求出蜡块在坐标系中的轨迹方程，就可以知道该运动的性质.,新课导入,例1 (多选)如图Z21所示，a、b、c是在地球大气层外同一平面内沿圆形轨道运动的三颗卫星，则() Ab、c的角速度相等，且大于a的角速度 Bb、c的周期相等，且大于a的周期 Cb、c的向

33、心加速度大小相等，且大于a的向心加速度 Db、c的线速度大小相等，且小于a的线速度,学习互动,人造卫星运行参量的比较,考点一,图Z21,学习互动,答案 BD,学习互动,学习互动,例2 2016四川卷 国务院批复，自2016年起将4月24日设立为“中国航天日”.1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440 km，远地点高度约为2060 km；1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35786 km的地球同步轨道上设东方红一号在远地点的加速度为a1，东方红二号的加速度为a2， 固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度

34、为a3， 则a1、a2、a3的大小关系为() Aa2a1a3 Ba3a2a1 Ca3a1a2 Da1a2a3,图Z22,学习互动,答案 D,学习互动,答题要点 解决本题的关键是认清三个物体(赤道上的物体、近地卫星、同步卫星)之间的关系,学习互动,例3 (多选)关于地球同步卫星，下列说法正确的是() A它们的质量一定是相同的 B它们的周期、高度、速度大小一定是相同的 C我国发射的地球同步卫星可以定点在北京上空 D我国发射的地球同步卫星必须定点在赤道上空,学习互动,地球同步卫星,考点二,答案 CD,学习互动,例4 (多选)我国已于2011年9月末发射“天宫一号”目标飞行器，11月初发射“神舟八号”

35、飞船并与“天宫一号”成功实现对接图Z23为“天宫一号”和“神舟八号”绕地球做匀速圆周运动时的示意图，A代表“天宫一号”，B代表“神舟八号”，虚线为各自的轨道由此可以判定() A“天宫一号”的运行速率大于“神舟八号”的运行速率 B“天宫一号”的周期等于“神舟八号”的周期 C“天宫一号”的向心加速度小于“神舟八号”的向心加速度 D“神舟八号”适度加速有可能与“天宫一号”实现对接,学习互动,卫星(飞船、探测器、空间站)变轨问题,考点三,图Z23,学习互动,答案 BD,学习互动,学习互动,备用习题,如图所示，一个飞行器围绕地球沿半径为r的圆轨道1运动经P点时，启动推进器短时间向前喷气使其变轨，2、3是

36、与轨道1相切于P点的可能轨道则飞行器() A变轨后将沿轨道2运动 B相对于变轨前运行周期变长 C变轨前、后在两轨道上经P 点的速度大小相等 D变轨前、后在两轨道上经P点的加速度大小相等,答案 D,备用习题,解析由于在P点推进器向前喷气，故飞行器将做减速运动，飞行器所需向心力减小，而在P点万有引力保持不变，故飞行器将开始做近心运动，轨道半径减小，故将沿轨道3运动，选项A错误；根据开普勒行星运动定律知，卫星轨道半径减小，则周期减小，选项B错误；因为变轨过程是飞行器向前喷气过程，故是减速过程，所以变轨前、后经过P点的速度大小不相等，选项C错误；飞行器在不同轨道经过P点时都是由万有引力产生加速度，因此

37、在同一点P，万有引力产生的加速度大小相等，选项D正确,自我检测,1(卫星轨道)(多选)如图Z24所示，O是地球球心，下列说法正确的是() A同步卫星轨道只能 与轨道a共面 B同步卫星轨道只能 与轨道d共面 C卫星可能的轨道为c、d D卫星可能的轨道为a、b,答案 AC,图Z24,解析 解析 同步卫星轨道只能与赤道共面，即只能与轨道a共面，选项A正确，选项B错误卫星的轨道必须过地心，卫星可能的轨道为a、c、d，选项C正确，选项D错误,自我检测,2(人造卫星运行参量的比较)(多选)有两颗人造地球卫星a、b在如图Z25所示的轨道上做匀速圆周运动，下列说法中正确的是() Aa的周期比b的大 Ba的向心

38、加速度比b的小 Ca的向心力比b的小 Da的角速度比b的大,答案 AB,图Z25,自我检测,自我检测,3(变轨问题)2012年6月18日早上5点43分，“神舟九号”飞船完成了最后一次变轨，在与“天宫一号”对接之前“神舟九号”共完成了4次变轨，“神舟九号”某次变轨的示意图如图Z26所示，在A点从椭圆轨道进入圆形轨道，B为轨道上的一点 关于飞船的运动，下列说法中错误的是() A在轨道上经过A的速度小于经过B的速度 B在轨道上经过A的速度小于在轨道上经过 A的速度 C在轨道上运动的周期小于在轨道上运动的周期 D在轨道上经过A的加速度小于在轨道上经过A的加速度,答案 D,图Z26,自我检测,5宇宙航行

39、,1知道三个宇宙速度的数值，会推导第一宇宙速度 2感受人类对客观世界不断探究的精神和情感 3能处理类地行星问题，理解黑洞和双星问题，能处理其他天体运动问题,教学目标,【重点】 会推导第一宇宙速度，了解第二、第三宇宙速度 【难点】 运行速率与轨道半径之间的关系,重点难点,2003年10月15日，中国的“神州五号”载人飞船发射成功，将中国第一名航天员送上太空，它标志着中国进入了载人航天时代，为中华民族进一步进行太空资源的开发和利用奠定了坚实的基础本节属于航天部分的重要知识，介绍万有引力的实践性成就，要求学生知道是万有引力理论使人类实现“飞天”梦想，这一节课不但要求学生深刻理解第一宇宙速度，定量地解

40、决卫星运动的实际问题，还需要学生通过了解航天发展史充分地感受人类对客观世界不断探究的精神和情感，激发学生的爱国热情和民族自豪感.,教学建议,【导入一】 2007年10月24日经火箭发射，“嫦娥一号卫星”首先进入环绕地球的轨道，然后加速，脱离地球轨道后，惯性滑行，进入环绕月球的轨道，最后进行科学探测 结合登月航线讨论：为什么飞船能围绕地球旋转？飞船在什么条件下能挣脱地球的束缚？ 【导入二】 1问：在高山上用不同的水平初速度抛出一个物体，不计空气阻力，它们的落地点相同吗？,新课导入,学生：它们的落地点不同，速度越大，落地点离山脚越远因为在同一座高山上抛出，它们在空中运动的时间相同，速度大的水平位移

41、大，所以落地点也较远 教师：假设被抛出物体的速度足够大，物体的运动情形又如何呢？ 学生进行猜想 教师总结，并用多媒体模拟,新课导入,如果地面上空有一个相对于地面静止的物体，它只受重力的作用，那么它就做自由落体运动，如果物体在空中具有一定的初速度，且初速度的方向与重力的方向垂直，那么它将做平抛运动，牛顿曾设想过：从高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，落地点也一次比一次离山脚远，如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将围绕地球旋转，成为一颗绕地球运动的人造地球卫星，简称人造卫星 2引入：那么人造卫星的轨道半径和它的运动速率之间有什么关系呢？本节课我们就来学习

42、这个问题.,新课导入,1第一宇宙速度 (1)大小：_km/s. (2)意义：卫星环绕地球表面运行的速度，也是绕地球做_运动的最大速度使卫星绕地球做匀速圆周运动的_地面发射速度 2第二宇宙速度 (1)大小：_km/s. (2)意义：使卫星挣脱_引力束缚的最小地面发射速度 3第三宇宙速度 (1)大小：_km/s. (2)意义：使卫星挣脱_引力束缚的最小地面发射速度,宇宙速度,知识必备,知识点,7.9,匀速圆周,最小,11.2,地球,16.7,太阳,学习互动,对三个宇宙速度的理解,考点一,重力,学习互动,例1 若取地球的第一宇宙速度为8 km/s，某行星的质量是地球的6倍，半径是地球的1.5倍，这颗

43、行星的第一宇宙速度约为() A16 km/s B32 km/s C4 km/s D2 km/s,答案 A,学习互动,学习互动,答案 A,学习互动,点评 注意本题研究的是太阳系外行星，所以必须以不低于16.7 km/s的速度从地球发射的探测器才可以到达该行星表面，所以本题C、D选项考查的实质为第三宇宙速度,想一想 在其他星球上也能存在自由落体、平抛、竖直上抛运动等典型的运动形式吗？与地球上对应的运动规律有何区别？ 要点总结 1与地球相关的任何地面运动形式和天体运动形式(如地球卫星等)及其所遵从的规律都可迁移类比应用到其他类地星球上 2但要注意与地球的区别：(1)是否有空气及空气阻力；(2)当地_

44、一般不同于地球,学习互动,类地行星问题,考点二,重力加速度,例3 如图651所示，宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P点沿水平方向以初速度v0抛出一个小球，测得小球经时间t落到斜坡上另一点Q，斜坡的倾角为，已知该星球半径为R，引力常量为G，求： (1)该星球表面的重力加速度g； (2)该星球的密度； (3)该星球的第一宇宙速度v； (4)人造卫星绕该星球表面做匀速圆周运动的周期T.,学习互动,图651,学习互动,学习互动,学习互动,点评 本题综合考查平抛运动规律的迁移应用、中心天体密度的计算、第一宇宙速度、绕星球表面运动的卫星周期的计算等，难度中等，解题时注意准确选用规律,想一想 浩渺

45、的宇宙中可能存在由三颗等质量的星球构成的“三星系统”，你能设计出三颗星球在空间可能的排列方式吗？ 要点总结 1黑洞是客观存在的一种超高密度的天体，其引力场极强，连电磁波(光线)都不能逃出，因此黑洞无法直接观测，但可以借助间接方式得知其存在与质量，并且观测到它对其他事物的影响，例如黑洞可以和一颗可视天体构成双星系统,学习互动,N星系统和黑洞问题,考点三,2宇宙中存在“N星系统”，构成形式多种多样，下面为可能存在的构成形式,学习互动,学习互动,答案 B,学习互动,学习互动,点评 在天文学上，将两颗彼此相距较近，且在相互之间万有引力作用下绕两者连线上的某点做周期相同的匀速圆周运动的星体称为双星系统双

46、星系统运行时具有以下规律：双星系统的周期、角速度相同；轨道半径之比与质量之比互为倒数；双星系统的周期的二次方与双星间距离的三次方之比只与双星的总质量有关，而与双星个体的质量无关,备用习题,1登上火星是人类的梦想，“嫦娥之父”欧阳自远透露：中国计划于2020年登陆火星地球和火星公转视为匀速圆周运动，忽略行星自转影响根据下表，火星和地球相比() A.火星的公转周期较小 B火星做圆周运动的向心加速度较小 C火星表面的重力加速度较大 D火星的第一宇宙速度较大,答案 B,备用习题,备用习题,答案 D,自我检测,1(宇宙速度)关于宇宙速度，下列说法正确的是() A第一宇宙速度是能使人造地球卫星飞行的最小发

47、射速度 B第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 C第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时的最大速度 D第三宇宙速度是发射人造地球卫星的最小速度,答案 A,解析 第一宇宙速度是人造地球卫星的最小发射速度，也是地球卫星绕地球飞行的最大速度，A项对，B项错；第二宇宙速度是在地面上发射物体，使之成为绕太阳运动或绕其他行星运动的人造卫星所必需的最小发射速度，C项错；第三宇宙速度是在地面上发射物体，使之飞到太阳系以外的宇宙空间所必需的最小发射速度，D项错,自我检测,2(类地行星问题)2011年12月24日，美国宇航局宣布，通过开普勒太空望远镜项目证实了太阳系外第一颗类似地球的、适合居住的行星“开普

48、勒22b(Kepler22b)”该行星距离地球约600光年，体积是地球的2.4倍，质量约是地球的18.5倍，它像地球绕太阳运行一样每290天环绕一颗恒星运行一周由于恒星风的影响，该行星的大气不断被吸引到恒星上据估计，这颗行星每秒丢失至少10 000 t 物质已知地球半径为6400 km，地球表面的重力加速度为9.8 m/s2，引力常量G为6.671011 Nm2kg2，则由上述信息() A可估算恒星的密度 B可估算该行星的密度 C可判断恒星对行星的万有引力增大D可判断该行星绕恒星运行周期大小不变,自我检测,答案 B,自我检测,自我检测,答案 A,6经典力学的局限性,1了解经典力学的发展历程和伟

49、大成就，认识经典力学的局限性和适用范围 2初步了解微观和高速世界中的奇妙现象 3了解相对论、量子论的建立对人类深入认识客观世界的作用，知道物理学改变人类世界观的作用,教学目标,【重点】 牛顿运动定律的适用范围 【难点】 高速运动的物体，速度和质量之间的关系,重点难点,本节的教学可结合物理学的发展，让学生明确牛顿运动定律并非普遍适用，我们所学到的力学知识只是经典力学的一部分，再通过介绍现代科学技术的发展，了解物理学的发展前景是非常广阔的,教学建议,【导入一】 师：自从17世纪以来，以牛顿运动定律为基础的经典力学不断发晨，如：在宏观、低速、弱引力的广阔领域，包括天体力学的研究中取得了巨大的成就经典

50、力学在科学研究和生产技术中有了广泛的应用，如，从地面物体的运动到天体的运动，从大气的流动到地壳的变动，从拦河筑坝、修建桥梁到设计各种机械；从自行车到汽车、火车、飞机等各种交通工具；从投出的篮球到发射火箭、人造卫星、宇宙飞船从而证明了牛顿运动定律的正确性但是，经典力学也不是万能的，像一切科学一样，它没,新课导入,也不会穷尽一切真理，它也有自己的局限性它像一切科学理论一样，是一部”未完成的交响曲”那么经典力学在什么范围内适用呢？有怎样的局限性呢？ 这节课我们就来了解这方面的知识 【导入二】 假如你驾驶一辆时速为100 km/h的越野车，一位乘客以相对你10 km/h的速度用弹弓射击前面的岩石，那么

51、弹珠的实际速度就应该是110 km/h.,新课导入,可是，如果打开前车灯，按照常识，光速是1.079 145109 km/h，加上车的运动速度，光的实际速度应该大于1.079 145109 km/h，可实际测量光速还是1.079 145109 km/h，为什么同样的参考系光和实际物体得到的结果不同呢？学了本节内容后，你便知道其原因了.,新课导入,从低速到高速,知识必备,知识点一,光速,增大,低速,高速,1宏观世界粒子的运动特点 粒子具有确定的运动轨迹，根据质点的运动规律，应用_可以准确地预测质点在某时刻的位置 2微观粒子的运动特点 就单个粒子来说，运动没有确定的运动轨迹，微观粒子既有粒子性，又

52、有_ 3经典力学只适用于宏观世界，不适用于微观世界,从宏观世界到微观世界,知识必备,知识点二,牛顿力学,波动性,1经典力学与行星轨道的矛盾 按牛顿的万有引力理论，行星应该沿着一些椭圆或圆做周期性运动，而天文观测表明，行星的轨道并不是严格闭合的，它们的近日点在不断地旋进，如水星的运动 实际观测到的水星的运动情况与爱因斯坦_的计算结果吻合得很好 2经典力学只适用于弱引力，而不适用于_,从弱引力到强引力,知识必备,知识点三,广义相对论,强引力,学习互动,对质量和速度关系的理解,考点一,静止,运动,光速,例1 一个原来静止的电子经电压加速后，获得的速度为v6106 m/s.问电子的质量是增大了还是减小

53、了？改变了百分之几？,学习互动,答案增大了0.02%,学习互动,点评 在这种情况下，由于质量改变很小，可以忽略质量的改变，经典力学理论仍然适用，而宏观物体的运动速度一般都很小(相比于光速)，所以经典力学对于宏观物体的动力学问题是适用的经典力学具有局限性并不是说经典力学没有意义在宏观世界做低速运动的物体，经典力学的规律是十分有效的,想一想 经典力学和相对论两个理论矛盾吗？ 要点总结 经典力学与相对论、量子理论的关系 1两种理论是历史发展的不同产物 我们对自然界的认识过程都是从肤浅到深刻，从片面到全面，不断深入和完善的，所以理论的完善也需要一个过程，在历史发展的不同阶段，人类建立了经典力学和相对论、量子力学两套物理学理论经典力学理论不可能穷尽一切真理，必有其局限性，现在可认为经典力学理论是狭义相对论和量子理论的特例,学习互动,对经典力学局限性的认识,考点二,学习互动,2两种理论的适用范围不同 经典力学理论适用于弱引力作用下，低速运动的宏观物体而它在强引力作用下，或高速运动或微观世界不适用近期建立的相对论原理及量子力学是一种全新的时空与引力理论，它并没有否定经典力学理论，而是在经典力学基础上加以完善，适用范围更广、更全面,学习互动,例2 (多选)二十世