第一篇：萬有引力與航天

《萬有引力與航天》復(fù)習(xí)練習(xí)

一、選擇題

1、由于通訊和廣播等方面的需要，許多國家發(fā)射了地球同步軌道衛(wèi)星，這些衛(wèi)星的（）

A.質(zhì)量可以不同B.軌道半徑可以不同

C.軌道平面可以不同D.速率可以不同

2、地球繞太陽的軌道可以認(rèn)為是圓，已知地球的半徑為R，地球赤道表面的重力加速度為g，地球繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的周期為T，從太陽發(fā)出的光經(jīng)過時間t0到達(dá)地球，光在真空中的傳播速度為c.根據(jù)以上條件可推算太陽質(zhì)量與地球質(zhì)量之比為（）

4π2c2t24π2c3t3gR2T24π2gR2TA.B.C.D.TRgTRgct4πct003、2011年9月29日晚21時16分，我國將首個目標(biāo)飛行器“天宮

一號”發(fā)射升空，它將在兩年內(nèi)分別與“神舟八號”“神舟九

號”“神舟十號”飛船對接，從而建立我國第一個空間實(shí)驗(yàn)室.假如

“神舟八號”與“天宮一號”對接前所處的軌道如圖甲所示，圖乙

是它們在軌道上即將對接時的模擬圖.當(dāng)它們處于圖甲所示的軌道

運(yùn)行時（此時的軌道均視做圓形軌道），下列說法正確的是（）

A.“神舟八號”的運(yùn)行線速度比“天宮一號”的運(yùn)行線速度大

B.“神舟八號”的線速度可能大于7.9km/s

C.“神舟八號”的運(yùn)行周期比“天宮一號”的運(yùn)行周期長

D.“神舟八號”通過制動減速變軌后可實(shí)現(xiàn)與“天宮一號”對接

4、我國發(fā)射的“天宮一號”和“神舟八號”在對接前，“天宮一號”的運(yùn)行軌道高度為350km，“神舟八號”的運(yùn)行軌道高度為343km.它們的運(yùn)行軌道均視為圓周，則（）

A.“天宮一號”比“神舟八號”速度大

B.“天宮一號”比“神舟八號”周期大

C.“天宮一號”比“神舟八號”角速度大

D.“天宮一號”比“神舟八號”加速度大

5、如圖所示，在火星與木星軌道之間有一小行星帶.假設(shè)該帶中的小行星只受到太陽的引力，并繞太陽做勻速圓周運(yùn)動.下列說法正確的是（）

A.太陽對各小行星的引力相同

B.各小行星繞太陽運(yùn)動的周期均小于一年

C.小行星帶內(nèi)側(cè)小行星的向心加速度值大于外側(cè)小行星的向心加

速度值

D.小行星帶內(nèi)各小行星圓周運(yùn)動的線速度值大于地球公轉(zhuǎn)的線速度值6、2012年6月18日14時許，在完成捕獲、緩沖、拉近和鎖緊程序后，“神舟九號”與“天宮一號”緊緊相牽，中國首次載人交會對接取得圓滿成功.對接完成、兩飛行器形成穩(wěn)定運(yùn)動的組合體后，航天員于17時22分進(jìn)入“天宮一號”目標(biāo)飛行器.“神舟九號”飛船發(fā)射前約20天，“天宮一號”目標(biāo)飛行器從350km軌道上開始降軌，進(jìn)入高度約為343千米的近圓對接軌道，建立載人環(huán)境，等待與飛船交會對接.根據(jù)以上信息，若認(rèn)為它們對接前、后穩(wěn)定飛行時均做勻速圓周運(yùn)動，則（）

A.“天宮一號”在350km軌道上飛行的速度比第一宇宙速度大

B.“天宮一號”在350km軌道上飛行的動能比在343km對接軌道上的小

C.“天宮一號”在350km軌道上飛行的周期比在343km對接軌道上的小

D.“天宮一號”在350km軌道上飛行的向心加速度比在343km對接軌道上的大

7、宇宙中存在一些質(zhì)量相等且離其他恒星較遠(yuǎn)的四顆星組成的四星系統(tǒng)，通常可忽略其他星體對它們的引力作用.設(shè)四星系統(tǒng)中每個星體的質(zhì)量均為m，半徑均為R，四顆星穩(wěn)定分布在邊長為a的正方形的四個頂點(diǎn)上.已知萬有引力常量為G，關(guān)于四星系統(tǒng)，下列說法錯誤的是（忽略星體自轉(zhuǎn)）（）

aA.四顆星圍繞正方形對角線的交點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動B.四顆星的軌道半徑均為

2mC.四顆星表面的重力加速度均為GD.四顆星的周期均為R2a（4＋2）Gm8、2011年11月29日，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號甲”運(yùn)載火箭，成功地將第9顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星送入太空軌道.“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)將由5顆靜止軌道衛(wèi)星（同步衛(wèi)星）和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成（如圖所示），30顆非靜止軌道衛(wèi)星中有27顆是中軌道衛(wèi)星，中軌道衛(wèi)星平均分布在傾角為55°的三個平面上，軌道高度約21500km，靜止軌道衛(wèi)星的高度約為36000km，地球半徑約為6400km.?279≈0.53，下列關(guān)于北斗導(dǎo)航?42

43衛(wèi)星的說法正確的是（）

A.靜止軌道衛(wèi)星的向心加速度比中軌道衛(wèi)星的向心加速度大

B.靜止軌道衛(wèi)星和中軌道衛(wèi)星的線速度均大于地球的第一宇宙速度

C.中軌道衛(wèi)星的周期約為12.7h

D.地球赤道上隨地球自轉(zhuǎn)物體的向心加速度比靜止軌道衛(wèi)星的向心加速度大

9、美國宇航局在2011年12月5日宣布，他們在太陽系外發(fā)現(xiàn)了一顆類似地球的、可適合人類居住的行星—“開普勒－22b”，該行星環(huán)繞一顆類似于太陽的恒星運(yùn)動的周期為290天，它距離地球約600光年，體積是地球的2.4倍.已知萬有引力常量和地球表面的重力加速度，假定該行星環(huán)繞這顆類似于太陽的恒星運(yùn)動的軌跡為圓軌道，根據(jù)以上信息，下列推理中正確的是（）

A.若已知該行星的軌道半徑，可求出該行星所受的萬有引力

B.若已知該行星的軌道半徑，可求出類似于太陽的恒星的密度

C.若該行星的密度與地球的密度相等，可求出該行星表面的重力加速度

D.根據(jù)地球的公轉(zhuǎn)周期與軌道半徑，可求出該行星的軌道半徑

10、北京時間2011年9月29日晚21時16分，在中國西北戈壁酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心“長征二號FT1”運(yùn)載火箭成功將中國全新研制的首個目標(biāo)飛行器“天宮一號”發(fā)射升空，為建設(shè)探索太空的前哨——永久載人空間站邁出關(guān)鍵一步．如圖所示，“天宮一號”由入軌時的橢圓軌道在遠(yuǎn)地點(diǎn)N處經(jīng)變軌進(jìn)入近圓軌道做勻速圓周運(yùn)動，其中M點(diǎn)是近地

點(diǎn)，N點(diǎn)是兩軌道的切點(diǎn)，則下列關(guān)于“天宮一號”的說法正確的是()

A.在軌道Ⅰ上經(jīng)過N點(diǎn)的速度大于經(jīng)過M點(diǎn)的速度

B.在軌道Ⅱ上運(yùn)動的周期小于在軌道Ⅰ上運(yùn)動的周期

C.在軌道Ⅱ上經(jīng)過N點(diǎn)的加速度大于在軌道Ⅰ上經(jīng)過N點(diǎn)的加速度

D.在軌道Ⅱ上經(jīng)過N點(diǎn)的動能大于在軌道Ⅰ上經(jīng)過N點(diǎn)的動能

1111g，則火星表面的重力10

2加速度約為()

A.0.2gB.0.4gC.2.5gD.5g12、已知引力常量為G，根據(jù)下列哪些數(shù)據(jù)不可以計(jì)算出地球的質(zhì)量()

A.人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的速度和周期B.地球表面的重力加速度及地球自身的半徑

C.第一宇宙速度與地球的半徑

D.地球公轉(zhuǎn)的周期和日地之間的距離

二、計(jì)算題13、2008年9月25日21時10分，“神舟七號”飛船成功發(fā)射，共飛行2天20小時27分鐘，繞地球飛行45圈后，于9月28日17時37分安全著陸.航天員翟志剛穿著“飛天”艙外航天服，在劉伯明的配合下，成功完成了空間出艙活動，進(jìn)行了太空行走.出艙活動結(jié)束后，釋放了伴飛衛(wèi)星，并圍繞軌道艙進(jìn)行伴飛實(shí)驗(yàn).“神舟七號”由“長征—2F”運(yùn)載火箭將其送入近地點(diǎn)為A、遠(yuǎn)地點(diǎn)為B的橢圓軌道上，實(shí)施變軌后，進(jìn)入預(yù)定圓軌道，其簡化的模擬軌道如圖所示.假設(shè)近地點(diǎn)A距地面高度為h，飛船在預(yù)定圓軌道上飛行n圈所用的時間為t，地球表面的重力加速度為g，地球半徑為R，試求：

（1）飛船在近地點(diǎn)A的加速度大小aA；

（2）飛船在預(yù)定圓軌道上飛行速度v的大小.14、“神舟七號”宇宙飛船發(fā)射時，在飛船控制中心的大屏幕上有一幅衛(wèi)星運(yùn)行軌跡圖，如圖所示，它記錄了“神舟七號”飛船在地球表面垂直投影的位置變化.圖中表示在一段時間內(nèi)飛船繞地球圓周飛行四圏，依次飛經(jīng)中國和太平洋地區(qū)的四條軌跡①、②、③、④，圖中分別標(biāo)出了各地點(diǎn)的經(jīng)緯度（如：在軌跡①通過赤道時的經(jīng)度為西經(jīng)157.5°，繞行一圈后軌跡②再次經(jīng)過赤道時經(jīng)度為180°??）.（1）計(jì)算“神舟七號”宇宙飛船的運(yùn)行周期；

（2）若地球半徑為R，飛船的運(yùn)行周期為T，地球表面處的重力加速度為g，求飛船離地面的高度

H.15、宇宙中存在一些離其他恒星較遠(yuǎn)的、由質(zhì)量相等的三顆星組成的三星系統(tǒng)，通?？珊雎云渌?/p>

星體對它們的引力作用.已觀測到穩(wěn)定的三星系統(tǒng)存在兩種基本的構(gòu)成形式：一種形式是三顆星位于同一直線上，兩顆星圍繞中央星在同一半徑為R的圓軌道上運(yùn)行；另一種形式是三顆星位于等邊三角形的三個頂點(diǎn)上，并沿外接于等邊三角形的圓形軌道運(yùn)行.設(shè)每個星體的質(zhì)量均為m.（1）試求第一種形式下，星體運(yùn)動的線速度和周期；

（2）假設(shè)兩種形式星體的運(yùn)動周期相同，第二種形式下星體之間的距離應(yīng)為多少？

16、如圖所示裝置可用來測量飛行器的加速度．矩形箱內(nèi)上、下兩壁固定有可以測力的傳感器P、Q，滑塊C穿在矩形箱內(nèi)一固定的光滑細(xì)桿上，且能自由滑動，兩根完全相同的輕彈簧A、B一端固定在滑塊C上，另一端分別與傳感器P、Q相連接．現(xiàn)將該裝置固定在火箭上，火箭點(diǎn)火前，傳感器P在上、Q在下，且PQ連線在同一豎直線上，此時P、Q傳給測控中心的示數(shù)均為 1.0N；

R火箭點(diǎn)火后豎直向上加速飛到離地面距離為的D處時(R是地球的半徑)，Q傳回地面的示數(shù)為9

1.2N，g取 10m/s2，求：

(1)滑塊的質(zhì)量；

(2)滑塊C在D處所受重力大小及火箭在D處的加速度大小．

第二篇：第六章萬有引力與航天

新課標(biāo)第六章萬有引力與航天練習(xí)

1．(2009·廣東高考)宇宙飛船在半徑為R1的軌道上運(yùn)行，變軌后的半徑為R2，R1＞R2，宇宙飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動，則變軌后宇宙飛船的()

A．線速度變小B．角速度變小C．周期變大D．向心加速度變大

2．(2009·重慶高考)據(jù)報道“嫦娥一號”和“嫦娥二號”繞月飛行器的圓形工作軌道距月球表面分別約為200 km和100 km，運(yùn)行速率分別為v1和v2.那么，v1和v2的比值為(月球半徑取1700 km)()

19A.B.1819C.1818181919

3．(2010·汕頭模擬)有一宇宙飛船到了某行星上(該行星沒有自轉(zhuǎn)運(yùn)動)，以速度v接近行星赤道表面勻速飛行，測出運(yùn)動的周期為T，已知引力常量為G，則可得()

πvT3πA．該行星的半徑為B 2GT

2vC．無法測出該行星的質(zhì)量D．該行星表面的重力加速度為 T

4．據(jù)報道，美國和俄羅斯的兩顆衛(wèi)星于2009年2月1日在太空相撞，相撞地點(diǎn)位于西伯利亞上空500英里(約805公里)．相撞衛(wèi)星的碎片形成太空垃圾，并在衛(wèi)星軌道附近繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，國際空間站的軌道在相撞事故地點(diǎn)下方270英里(434公里)．若把兩顆衛(wèi)星和國際空間站的軌道都看做圓形軌道，上述報道的事故中以下說法正確的是()

A．這兩顆相撞衛(wèi)星在同一軌道上

B．這兩顆相撞衛(wèi)星的周期、向心加速度大小一定相等

C．兩相撞衛(wèi)星的運(yùn)行速度均大于國際空間站的速度

D．兩相撞衛(wèi)星的運(yùn)行周期均小于國際空間站的運(yùn)行周期

115．火星的質(zhì)量和半徑分別約為地球的和g，則火星表面的重力加速度約為（）102

A．0.2gB．0.4gC．2.5gD．5g

6．(2009·福建高考)“嫦娥一號”月球探測器在環(huán)繞月球運(yùn)行過程中，設(shè)探測器運(yùn)行的軌道

半徑為r，運(yùn)行速率為v，當(dāng)探測器在飛越月球上一些環(huán)形山中的質(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

7．(2009·山東高考)2008年9月25日至28日，我國成功實(shí)施了“神舟”七號載人航天飛行并實(shí)現(xiàn)了航天員首次出艙．飛船先沿橢圓軌道飛行，后在遠(yuǎn)地點(diǎn)343千米處點(diǎn)火加速，由橢圓軌道變成高度為343千米的圓軌道，在此圓軌道上飛船運(yùn)行周期約為90分鐘．下列判斷正確的是()

A．飛船變軌前后的機(jī)械能相等

B．飛船在圓軌道上時航天員出艙前后都處于失重狀態(tài)

C．飛船在此圓軌道上運(yùn)動的角速度小于同步衛(wèi)星運(yùn)動的角速度

D．飛船變軌前通過橢圓軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)時的加速度大于變軌后沿圓軌道運(yùn)動的加速度

8.2009年10月，美國的“半人馬座”火箭以9000 km的時速撞向月球，原先設(shè)想應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生高達(dá)10 km的塵埃，而實(shí)際撞擊揚(yáng)起的塵埃高度只有1.6 km.若航天飛行控制中心測得火箭在離月球表面176 km的圓軌道上運(yùn)行的周期為T1＝125 min.火箭變軌后，在近月(高度不計(jì))圓軌道上運(yùn)行的周期為T2＝107.8 min，且塵埃在空中只受月球的引力，則可以估算出()

A.月球半徑RB.月球表面重力加速度g

C.空中塵埃存在的時間D.引力常量G

9.(2010·蘭州模擬)蕩秋千是大家喜愛的一項(xiàng)體育運(yùn)動.隨著科技迅速發(fā)展，將來的某一天，同學(xué)們也會在其他星球上享受蕩秋千的樂趣.假設(shè)你當(dāng)時所在星球的質(zhì)量為M，半徑為R，可將人視為質(zhì)點(diǎn)，秋千質(zhì)量不計(jì)、擺長不變、擺角小于90°，引力常量為G.那么：

(1)該星球表面附近時重力加速度g星等于多少？

(2)若經(jīng)過最低位置的速度為v0，你能上升的最大高度是多少？

第三篇：《萬有引力與航天》教學(xué)反思

物理教學(xué)的過程要有科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性、條理性。在日常教學(xué)中要遵循這一原則，但有時我們自認(rèn)為給學(xué)生講清楚了，但在學(xué)生的理解總是顯的似是而非模棱兩可，看似懂了，實(shí)際上卻是錯的。這需要老師對學(xué)生撥開迷霧，尋找光明的道路。在物理教學(xué)過程中，我最近就遇到了這樣的問題。

在必修②第六章萬有引力定律與航天的教學(xué)中，學(xué)習(xí)萬有引力定律、天體的運(yùn)動、衛(wèi)星運(yùn)動。對于這些運(yùn)動，我們都可近似認(rèn)為是勻速圓周運(yùn)動，實(shí)際上是前面一章勻速圓周運(yùn)動的延續(xù)。研究圓周運(yùn)動的重點(diǎn)是知道向心力的來源。某一天體圍繞中心天體做勻速圓周運(yùn)動時，向心力由萬有引力提供，這一點(diǎn)是這章教學(xué)中的主線。而在第五節(jié)宇宙航行教學(xué)中推導(dǎo)第一宇宙速度時：設(shè)地球的質(zhì)量m，衛(wèi)星的質(zhì)量m，衛(wèi)星運(yùn)動速度v，衛(wèi)星的軌道半徑為r，根據(jù)萬有引力提供向心力有：得，對于地面附近的人造衛(wèi)星，可近似認(rèn)為到軌道半徑等于地球半徑，即r=R，將地球質(zhì)量m=5.98ⅹ1024kg和地球半徑R=6.4ⅹ106m帶入解得V=7.9km/s，這就是人造衛(wèi)星在地球表面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動的速度，稱為第一宇宙速度，也稱為環(huán)繞速度。

在課堂教學(xué)中，我根據(jù)以上分析后，問學(xué)生懂了沒有？他們都都說懂了。為了鞏固知識，要求學(xué)生完成課堂練習(xí)：現(xiàn)代宇宙學(xué)理論告訴我們，恒星在演變的過程中，會形成一種密度很大的天體，成為白矮星或中子星，1m3的中子星物質(zhì)的質(zhì)量為1.5×1017kg。若某一中子星半徑為10km，求此中子星的第一宇宙速度？

大約5分鐘后，我叫了學(xué)生到黑板上演算，其他的學(xué)生在下面演算，課時發(fā)現(xiàn)不少學(xué)生無從下手。還有一些學(xué)生寫了一堆公式，不著邊際。為什么有這種情況？我反思自己教學(xué)中存在的問題：首先，目標(biāo)落實(shí)不到位。沒有充分體會體現(xiàn)新課程的三維目標(biāo)。其次，教學(xué)過于死板，缺少讓學(xué)生參與的機(jī)會，總是自己講的多，學(xué)生參與的少。第三，不能根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，由于學(xué)生缺乏空間想象能力、知識遷移的能力，如果不設(shè)置梯子，讓學(xué)生們?nèi)ヅ?，怎能不摔跟頭？對于新知識應(yīng)該循序漸進(jìn)，由簡入繁。

第四篇：第六章 萬有引力與航天單元備課教案

第六章

萬有引力與航天

單元教學(xué)目標(biāo) 知識與技能

1.能根據(jù)開普勒行星運(yùn)動定律和牛頓第三定律推導(dǎo)出太陽與行星間的引力表達(dá)式；

2.了解萬有引力定律得出的思路和過程，理解萬有引力定律的含義，掌握萬有引力定律的公式；

3.了解地球表面物體的萬有引力兩個分力的大小關(guān)系，計(jì)算地球質(zhì)量；

4.行星繞恒星運(yùn)動、衛(wèi)星的運(yùn)動的共同點(diǎn)：萬有引力作為行星、衛(wèi)星圓周運(yùn)動的向心力，會用萬有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量；了解萬有引力定律在天文學(xué)上有重要應(yīng)用。

5.了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識；知道三個宇宙速度的含義，會推導(dǎo)第一宇宙速度。6.知道牛頓運(yùn)動定律的適用范圍；了解經(jīng)典力學(xué)在科學(xué)研究和生產(chǎn)技術(shù)中的廣泛應(yīng)用；

過程與方法：

1.通過托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、開普勒等幾位科學(xué)家對行星運(yùn)動的不同認(rèn)識，了解人類認(rèn)識事物本質(zhì)的曲折性并加深對行星運(yùn)動的理解。通過推導(dǎo)太陽與行星間的引力公式，體會邏輯推理在物理學(xué)中的重要性；

2.培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)分析找到事物的主要因素和次要因素的一般過程和方法；培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)事件的之間相似性采取類比方法分析新問題的能力與方法；培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)建立模型的能力與方法。

3.通過用萬有引力定律推導(dǎo)第一宇宙速度，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識解決問題的能力。

情感、態(tài)度與價值觀

1.澄清對天體運(yùn)動裨秘、模糊的認(rèn)識，掌握人類認(rèn)識自然規(guī)律的科學(xué)方法。2.感悟科學(xué)是人類進(jìn)步不竭的動力。感受太陽與行星間的引力關(guān)系，從而體會大自然的奧秘。培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真嚴(yán)禁的科學(xué)態(tài)度和大膽探究的心理品質(zhì)；體會物理學(xué)規(guī)律的簡潔性和普適性，領(lǐng)略物理學(xué)的優(yōu)美。

3.通過介紹我國在衛(wèi)星發(fā)射方面的情況．激發(fā)學(xué)生的愛國熱情；感知人類探索宇宙的夢想．促使學(xué)生樹立獻(xiàn)身科學(xué)的人生價值觀。通過對牛頓力學(xué)適用范圍的討論，使學(xué)生知道物理中的結(jié)論和規(guī)律一般都有其適用范圍，認(rèn)識知識的變化性和無窮性，培養(yǎng)獻(xiàn)身于科學(xué)的時代精神。

教學(xué)重點(diǎn)：

1.理解和掌握開普勒行星運(yùn)動定律，認(rèn)識行星的運(yùn)動。學(xué)好本節(jié)有利于對宇宙中行星的運(yùn)動規(guī)律的認(rèn)識，掌握人類認(rèn)識自然規(guī)律的科學(xué)方法，并有利于對人造衛(wèi)星的學(xué)習(xí)。

2.根據(jù)開普勒行星運(yùn)動定律和牛頓第三定律推導(dǎo)出太陽與行星間的引力公式，記住推導(dǎo)出的引力公式。3.地球質(zhì)量的計(jì)算、太陽等中心天體質(zhì)量的計(jì)算。4第一宇宙速度的推導(dǎo)。5牛頓運(yùn)動定律的適用范圍。

教學(xué)難點(diǎn)：

1.對開普勒行星運(yùn)動定律的理解和應(yīng)用，通過本節(jié)的學(xué)習(xí)可以澄清人們對天體運(yùn)動神秘、模糊的認(rèn)識。

2.太陽與行星間的引力公式的推導(dǎo)過程，根據(jù)已有條件求中心天體的質(zhì)量。運(yùn)行速率與軌道半徑之間的關(guān)系。

3.高速運(yùn)動的物體，速度和質(zhì)量之間的關(guān)系。

單元課時安排

6.1行星的運(yùn)動

6.2太陽與行星間的引力

6.3萬有引力定律

6.4萬有引力的成就

6.5宇宙航行

6.6經(jīng)典力學(xué)的局限性

學(xué)情分析：

1課時 1課時 2課時 2課時 2課時 1課時

第五篇：高一物理必修2萬有引力與航天教案

高一物理必修2萬有引力與航天教案

第一節(jié)行星的運(yùn)動 【教學(xué)目標(biāo)】 知識與技能

1、知道地心說和日心說的基本內(nèi)容。

2、知道所有行星繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點(diǎn)上。

3、知道所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，且這個比值與行星的質(zhì)量無關(guān)，但與太陽的質(zhì)量有關(guān)。

4、理解人們對行星運(yùn)動的認(rèn)識過程是漫長復(fù)雜的，真理是來之不易的。過程與方法

通過托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、開普勒等幾位科學(xué)家對行星運(yùn)動的不同認(rèn)識，了解人類認(rèn)識事物本質(zhì)的曲折性并加深對行星運(yùn)動的理解。

情感態(tài)度與價值觀

1、澄清對天體運(yùn)動神秘模糊的認(rèn)識，掌握人類認(rèn)識自然規(guī)律的科學(xué)方法。

2、感悟科學(xué)是人類進(jìn)步不竭的動力?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】

開普勒行星運(yùn)動定律 【教學(xué)難點(diǎn)】

對開普勒行星運(yùn)動定律的理解和應(yīng)用 【教學(xué)課時】 1課時

【探究學(xué)習(xí)】

一、人類認(rèn)識天體運(yùn)動的歷史

1、“地心說”的內(nèi)容及代表人物：

2、“日心說”的內(nèi)容及代表人物：

二、開普勒行星運(yùn)動定律的內(nèi)容 開普勒第一定律：。

開普勒第二定律：。

開普勒第三定律：

。即：

在高中階段的學(xué)習(xí)中，多數(shù)行星運(yùn)動的軌道能夠按圓來處理。引入新課

多媒體演示：天體運(yùn)動的圖片瀏覽。

在浩瀚的宇宙中有無數(shù)大小不

一、形態(tài)各異的天體，如月亮、地球、太陽、夜空中的星星……由這些天體組成的廣袤無限的宇宙始終是我們渴望了解、不斷探索的領(lǐng)域。人們對行星運(yùn)動的認(rèn)識過程是漫長復(fù)雜的，歷史上有過不同的看法，科學(xué)家對此進(jìn)行了不懈的探索，通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，將使我們正確地認(rèn)識行星的運(yùn)動。

新課講解

一、古代對行星運(yùn)動規(guī)律的認(rèn)識 問1：．古人對天體運(yùn)動存在哪些看法? “地心說”和“日心說”． 問2．什么是“地心說”?什么是“日心說”'? “地心說”認(rèn)為地球是宇宙的中心，是靜止不動的，大陽、月亮以及其他行星都繞地球運(yùn)動，“日心說”則認(rèn)為太陽是靜止不動的，地球和其他行星都繞太陽運(yùn)動．

“地心說'的代表人物：托勒密(古希臘)．”地心說'符合人們的直接經(jīng)驗(yàn)，同時也符合勢力強(qiáng)大的宗教神學(xué)關(guān)于地球是宇宙中心的認(rèn)識，故地心說一度占據(jù)了統(tǒng)治地位．

問3：“日心說”戰(zhàn)勝了“地心說”，請閱讀第《人類對行星運(yùn)動規(guī)律的認(rèn)識》，找出“地心說”遭遇的尷尬和“日心說'的成功之處．

地心說所描述的天體的運(yùn)動不僅復(fù)雜而且問題很多，如果把地球從天體運(yùn)動的中心位置移到一個普通的、繞太陽運(yùn)動的位置，換一個角度來考慮天體的運(yùn)動，許多問題都可以解決，行星運(yùn)動的描述也變得筒單了．

”日心說“代表人物：哥白尼，”日心說“能更完美地解釋天體的運(yùn)動．

二、開普勒行星運(yùn)動三定律

問1：古人認(rèn)為天體做什么運(yùn)動? 古人把天體的運(yùn)動看得十分神圣，他們認(rèn)為天體的運(yùn)動不同于地面物體的運(yùn)動，天體做的是最完美、最和諧的勻速圓周運(yùn)動．

問2：開普勒認(rèn)為行星做什么樣的運(yùn)動?他是怎樣得出這一結(jié)論的? 開普勒認(rèn)為行星做橢圓運(yùn)動．他發(fā)現(xiàn)假設(shè)行星傲勻逮圓周運(yùn)動，計(jì)算所得的數(shù)據(jù)與觀測數(shù)據(jù)不符，只有認(rèn)為行星做橢圓運(yùn)動，才能解釋這一差別．

問3：開普勒行星運(yùn)動定律哪幾個方面描述了行星繞太陽運(yùn)動的規(guī)律?具體表述是什么? 開普勒行星運(yùn)動定律從行星運(yùn)動軌道，行星運(yùn)動的線速度變化，軌道與周期的關(guān)系三個方面揭示了行星運(yùn)動的規(guī)律．

（多媒體播放行星繞橢圓軌道運(yùn)動的課件）開普勒第一定律：所有行星繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點(diǎn)上．

問4：這一定律說明了行星運(yùn)動軌跡的形狀，不同的行星繞大陽運(yùn)行時橢圓軌道相同嗎? 不同．

[教材做一做] 可以用一條細(xì)繩和兩圖釘來畫橢圓．如圖7．1-l所示，把白紙鎬在木板上，然后按上圖釘．把細(xì)繩的兩端系在圖釘上，用一枝鉛筆緊貼著細(xì)繩滑動，使繩始終保持張緊狀態(tài)．鉛筆在紙上畫出的軌跡就是橢圓，圖釘在紙上留下的痕跡叫做橢圓的焦點(diǎn)．

想一想，橢圓上某點(diǎn)到兩個焦點(diǎn)的距離之和與橢圓上另一點(diǎn)到兩個焦點(diǎn)的距離之和有什么關(guān)系? 開普勒第二定律：對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等時間內(nèi)掃過相等的面積．

問5：如圖7.1-2所示，行星沿著橢圓軌道運(yùn)行，太陽位于橢圓的一個焦點(diǎn)上行星在遠(yuǎn)日點(diǎn)的速率與在近日點(diǎn)的速率誰大？

因?yàn)橄嗟葧r間內(nèi)面積相等，所以近日點(diǎn)速率大。開普勒第三定律：所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等．（如圖7．1-l）（投影九大行星軌道圖或見教材頁圖7.1-3）

問6：由于行星的橢圓軌道都跟圓近似，在中學(xué)階段研究中按圓處理，開普勒三定律適用于圓軌道時，應(yīng)該怎樣表述呢?

1、多數(shù)大行星繞太陽運(yùn)動軌道半徑十分接近圓，太陽處在圓心上。

2、對某一行星來說，它繞太陽做圓周運(yùn)動的角速度（或線速度）不變。

3、所有行星的軌道半徑的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等． 若用R代表軌道半徑，T代表公轉(zhuǎn)周期，開普勒第三定律可以用下面的公式表示：

比值k是一個與行星無關(guān)的恒量。

參考資料：給出太陽系九大行星平均軌道半徑和周期的數(shù)值，供課后驗(yàn)證。問7：這一定律發(fā)現(xiàn)了所有行星的軌道的半長軸與公轉(zhuǎn)周期之間的定量關(guān)系，比值k是一個與行星無關(guān)的常量，你能猜想出它可能跟誰有關(guān)嗎根據(jù)開普勒第三定律知：所有行星繞太陽運(yùn)動的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期二次方的比值是一個常數(shù)k，可以猜想，這個”k“一定與運(yùn)動系統(tǒng)的物體有關(guān)．因?yàn)槌?shù)k對于所有行星都相同，而各行星是不一樣的，故跟行星無關(guān)，而在運(yùn)動系中除了行星就是中心天體--太陽，故這一常數(shù)”k“一定與中心天體--太陽有關(guān)．

說明：開普勘定律不僅適用于行星繞大陽運(yùn)動，也適用于衛(wèi)星繞著地球轉(zhuǎn)，K是一個與行星質(zhì)量無關(guān)的常量，但不是恒量，在不同的星系中，K值不相同。K與中心天體有關(guān)。

【課堂訓(xùn)練】

例1關(guān)于行星的運(yùn)動以下說法正確的是（）A．行星軌道的半長軸越長，自轉(zhuǎn)周期就越長 B．行星軌道的半長軸越長，公轉(zhuǎn)周期就越長 C．水星軌道的半長軸最短，公轉(zhuǎn)周期就最長 D．冥王星離太陽”最遠(yuǎn)"，公轉(zhuǎn)周期就最長 2.為什么說曲線運(yùn)動一定是變速運(yùn)動? 分析：由開普勒第三定律可知，a越大，T越大，故BD正確，C錯誤；式中的T是公轉(zhuǎn)周期而非自轉(zhuǎn)周期，故A錯。

答案：BD 例2已知木星繞太陽公轉(zhuǎn)的周期是地球繞太陽公轉(zhuǎn)周期的12倍。則木星繞太陽公轉(zhuǎn)軌道的半長軸為地球公轉(zhuǎn)軌道半長軸的倍。

思維入門指導(dǎo)：木星和地球均為繞太陽運(yùn)行的行星，可利用開普勒第三定律直接求解。本題考查開普勒第三定律的應(yīng)用。

解：由開普勒第三定律可知： 對地球：對木星 所以 點(diǎn)撥：在利用開普勒第三定律解題時，應(yīng)注意它們的比值中的k是一個與行星運(yùn)動無關(guān)的常量。

例3已知地球繞太陽作橢圓運(yùn)動。在地球遠(yuǎn)離太陽運(yùn)動的過程中，其速率越來越小，試判斷地球所受向心力如何變化。若此向心力突然消失，則地球運(yùn)動情況將如何？

思維入門指導(dǎo)：行星的運(yùn)動為曲線運(yùn)動，因此本節(jié)知識常常和曲線運(yùn)動知識相綜合。

解：由于地球在遠(yuǎn)離太陽運(yùn)動的過程中，其速率減小，據(jù)牛頓第二定律有，由開普勒第二定律知，地球在遠(yuǎn)離太陽運(yùn)動的過程中角速度（單位時間內(nèi)地球與太陽的連線掃過的角度）也減小，故向心力減小。若此向心力突然消失，則地球?qū)⒀剀壍赖那芯€方向做離心運(yùn)動。

點(diǎn)撥：地球繞太陽的運(yùn)動雖然并非勻速圓周運(yùn)動，但向心力公式仍適用。任一時刻，地球的速度方向均沿橢圓的切線方向。

【課堂小結(jié)】

教師活動：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請同學(xué)評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。

學(xué)生活動：認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。

點(diǎn)評：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。

教師要放開，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識框架。

本節(jié)學(xué)習(xí)的是開普勒行星運(yùn)動的三定律，其中第一定律反映了行星運(yùn)動的軌跡是橢圓，第二定律描述了行星在近日點(diǎn)的速率最小，在遠(yuǎn)日點(diǎn)的速率最大，第三定律揭示了軌道半長軸與公轉(zhuǎn)周期的定量關(guān)系．在近似計(jì)算中可以認(rèn)為行星都以太陽為圓心做勻速圓周運(yùn)動。