第一篇：高一物理練習題(萬有引力)

高高一一物物理理練練習習題題（（萬萬有有引引力力））

（（１１））應(yīng)應(yīng)用用萬萬有有引引力力定定律律公公式式證證明明：：在在星星體體上上物物體體做做自自由由落落體體運運動動的的加加速速度度gg

跟跟運運動動物物體體的的質(zhì)質(zhì)量量無無關(guān)關(guān)，gg的的值值是是由由星星體體質(zhì)質(zhì)量量和和運運動動物物體體所所處處的的位位置置所所決決定定的的。

（（２２））應(yīng)應(yīng)用用萬萬有有引引力力定定律律和和向向心心力力的的公公式式證證明明：：對對于于所所有有在在圓圓周周軌軌道道上上運運行行的的地地球球衛(wèi)衛(wèi)星星，其其周周期期的的二二次次方方與與軌軌道道半半徑徑的的三三次次方方之之比比為為一一常常量量，即即TT222//RR33

3＝＝常常量量。

（（３３））為為什什么么要要想想發(fā)發(fā)射射一一顆顆８８００mmiinn繞繞地地球球一一周周的的衛(wèi)衛(wèi)星星是是不不可可能能的的？？試試說說明明理理

由由。

（（４４））行行星星的的平平均均密密度度是是ρρ，靠靠近近行行星星表表面面的的衛(wèi)衛(wèi)星星運運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)周周期期是是TT，試試證證明明：：ρρ

TT222是是一一個個對對任任何何行行星星都都一一樣樣的的常常量量。

班班級級————————姓姓名名——————————

（（５５））一一艘艘宇宇宙宙飛飛船船進進入入靠靠近近某某行行星星表表面面的的圓圓形形軌軌道道，宇宇航航員員能能不不能能僅僅用用一一只只

表表通通過過測測定定時時間間來來測測定定該該行行星星的的平平均均密密度度？？說說明明理理由由。

（（６６））某某人人在在一一星星球球上上以以速速度度vv000豎豎直直上上拋拋一一物物體體，tt秒秒后后物物體體回回到到手手中中。已已知知

星星球球半半徑徑為為RR，那那么么至至少少要要以以多多大大的的速速度度將將物物體體從從星星球球的的表表面面水水平平拋拋出出，才才不不至至于于使使物物體體在在落落回回星星球球表表面面。

（（７７））““伽伽利利略略””號號木木星星探探測測器器從從１１９９８８９９年年１１００月月進進入入太太空空起起，歷歷經(jīng)經(jīng)６６年年，行行程程３３７７億億千千米米，終終于于到到達達木木星星周周圍圍。此此后后要要在在２２年年內(nèi)內(nèi)繞繞木木星星運運行行１１１１圈圈，對對木木星星及及其其衛(wèi)衛(wèi)星星進進行行考考察察，最最后后進進入入木木星星大大氣氣層層燒燒毀毀。設(shè)設(shè)這這１１１１圈圈都都是是繞繞木木星星在在同同一一個個圓圓周周上上運運行行，試試求求探探測測器器繞繞木木星星運運行行的的軌軌道道半速速率率。已已知知木木星星質(zhì)質(zhì)量量為為11..99××11002半徑徑和227和

77kkgg

第二篇：高一物理自由落體運動練習題

自由落體運動練習題

一、選擇題

1.甲是乙重量的的3倍，它們從同一高度處同時自由下落，則下列說法中正確的是（）

A.甲比乙先著地

B.甲比乙的加速度大

C.甲、乙同時著地

D.無法確定誰先著地

2.關(guān)于自由落體運動，下列說法正確的是 [

]

A.某段時間的平均速度等于初速度與末速度和的一半

B.某段位移的平均速度等于初速度與末速度和的一半

C.在任何相等時間內(nèi)速度變化相同

D.在任何相等時間內(nèi)位移變化相同

3.自由落體運動在任何兩個相鄰的1s內(nèi)，位移的增量為 [

]

A.1m

B.5m

C.10m

D.不能確定

4.甲物體的重量比乙物體大5倍，甲從H高處自由落下，乙從2H高處與甲物體同時自由落下，在它們落地之前，下列說法中正確的是 [

]

A.兩物體下落過程中，在同一時刻甲的速度比乙的速度大

B.下落1s末，它們的速度相同

C.各自下落1m時，它們的速度相同

D.下落過程中甲的加速度比乙的加速度大

5.從某高處釋放一粒小石子，經(jīng)過1s從同一地點再釋放另一粒小石子，則在它們落地之前，兩粒石子間的距離將 [

]

A.保持不變

B.不斷增大

C.不斷減小

D.有時增大，有時減小

6.長為5m的豎直桿下端距離一豎直隧道口為5m，若這個隧道長也為5m，讓這根桿自由下落，它通過隧道的時間為 [

]

7.圖1所示的各v－t圖象能正確反映自由落體運動過程的是 [

]

8.甲、乙兩物體分別從10m和20m高處同時自由落下，不計空氣阻力，下面描述正確的是 [

]

A.落地時甲的速度是乙的1/

2B.落地的時間甲是乙的2倍

C.下落1s時甲的速度與乙的速度相同

D.甲、乙兩物體在最后1s內(nèi)下落的高度相等

9．關(guān)于自由落體運動，下列說法正確的是（）A．自由落體運動是豎直方向的勻加速直線運動

B．豎直方向的位移只要滿足x1:x2:x3…=1：4：9…的運動就是自由落體 C．自由落體運動在開始連續(xù)的三個2 s 內(nèi)的路程之比為1：3：5 D．自由落體運動在開始連續(xù)的三個1 s 末的速度之比為1：3：

5二、填空題

10.從高h處自由下落的物體，落到地面所用的時間是t=_____，落地時的速度v=______，物體落下 h/3時和落下全程時的速度之比是______，各自所經(jīng)歷的時間之比是______.11.自由下落的物體在頭ts內(nèi)，頭 2ts內(nèi)和頭 3ts內(nèi)下落的高度之比是______；在第 1個ts內(nèi)、第2個ts內(nèi)、第3個ts內(nèi)下落的高度之比又是______.12.物體從高270m處自由下落，把它運動的總時間分成相等的3段，則這3段時間內(nèi)下落的高度分別為______m、______m和______m；若把下落的總高度分成相等的三段，則物體依次下落這3段高度所用的時間之比為____________.13.一物體從45m高處自由下落，在最后1s通過的高度是______s，最后1s的初速度是______m/s，最后 1s內(nèi)的平均速度是______m/s。

三、計算題

14.一只球從高處自由下落，下落0.5s時，一顆子彈從其正上方向下射擊，要使球在下落1.8m時被擊中，則子彈發(fā)射的初速度是多大？

15.屋檐定時滴出水滴，當?shù)?滴正欲滴下時，第1滴已剛好到達地面，而第3滴與第2滴正分別位于高1m的窗戶的上、下沿，如圖2所示，問：

（1）此屋檐離地面多少m？

（2）滴水的時間間隔是多少？

16．一礦井深為125 m，在井口每隔一定時間自由下落一個小球。當?shù)?1個小球剛從井口開始下落時，第1個小球恰好到達井底，求：

（1）相鄰兩個小球開始下落的時間間隔；

（2）這時第3個小球和第5個小球相隔的距離。（g=10 m/s2）

17.從離地500m的空中自由落下一個小球，取g= 10m/s，求：

（1）經(jīng)過多少時間落到地面；

（2）從開始落下的時刻起，在第1s內(nèi)的位移、最后1s內(nèi)的位移；

（3）落下一半時間的位移.18.氣球下掛一重物，以v0=10m/s勻速上升，當?shù)竭_離地高h=175m處時，懸掛重物的繩子突然斷裂，那么重物經(jīng)多少時間落到地面？落地的速度多大？空氣阻力不計，2取g=10m/s.19.如圖所示，A、B兩棒長均為 L=1m，A的下端和 B的上端相距 s=20m.若 A、B同時運動，A做自由落體、B做豎直上拋，初速度v0=40m/s，求：

（1）A、B兩棒何時相遇；（2）從相遇開始到分離所需的時間.20.一跳傘運動員從350 m高空離開直升機落下，開始未打開傘，自由下落一段高度后才打開傘以2 m/s2的加速度勻減速下落，到達地面時的速度為4 m/s，試求運動員在空中自由下落的時間和在空中降落的總時間．(g取10 m/s2)

1、在忽略空氣阻力情況下，讓一輕一重的兩塊石塊從同一高度同時自由下落，則關(guān)于兩塊石塊的運動，下列說法正確的是（）A.重的石塊落得快，先著地 B.輕的石塊落得快，先著地

C.在著地前的任一時刻，兩塊石塊具有相同的速度，相同的位移和相同的加速度 D.兩塊石塊在下落段時間內(nèi)的平均速度相等。

2、一個物體做自由落體運動，速度—時間圖象正確的是（）

3、甲乙兩球從同一高度相隔1秒先后自由落下，在下落過程中（）A.兩球的距離始終不變 B.兩球的距離越來越大。C.兩球的速度差始終不變 D.兩球的速度差越來越在

4、自由下落的物體，在任何相鄰的單位時間內(nèi)下落的距離之差 和平均速度之差 在數(shù)值上分別等于（）A.g/2 2g B.g/2 g/4 C.g g D.g 2g

5、有一直升機停在200m高的空中靜止不動，有一乘客從窗口由靜止每隔1秒釋放一個鋼球，則鋼球在空中的排列情況說法正確的是（）A.相鄰鋼球間距離相等

B.越靠近地面，相鄰鋼球的距離越大

C.在落地前，早釋放的鋼球速度總是比晚釋放的鋼球的速度大 D.早釋放的鋼球落地時的速度大

二、解答題

6、一個自由落體落至地面前最后一秒鐘內(nèi)通過的路程是全程的一半，求它落到地面所需的時間。

7、為了測出井口到水面的距離，讓一個小石塊從井口自由落下，經(jīng)過2.5S后聽到石塊擊水的聲音，估算井口到水面的距離?？紤]到聲音在空氣中傳播需用一定的時間，估算結(jié)果偏大還是偏??？

8、一個自由下落的物體，它在最后1秒的位移是35m，則物體落地速度是多大？下落時間是多少？

9、一只小球自屋檐自由下落，在0.25s時間內(nèi)通過高度為2m的窗口，求窗口的頂端距屋檐多高？

10、一礦井深為125m，在井口每隔一定時間自由下落一個小球，當?shù)?1個小球剛從井口下落時，第1個小球剛好到達井底。則相鄰兩個小球開始下落的時間間隔為多少？第3 個小球和第5個小球相隔多少米？ 參考答案

1、CD 因為忽略空氣阻力，所以兩石塊的運動是自由落體運動，又因為同時從同一高度下落，所以運動情況完全一樣，則CD正確

2、C 自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動。A表示物體做初速度不為零的加減速運動，A錯；B表示物體做勻速直線運動，B錯；C表示物體做初速度為零的勻加速直線運動，只不過是先向上為正方向，C正確；D做的是初速度不為零的勻加速直線運動,D錯。

3、BC 既然兩球做的都是自由落體運動。因為甲球比乙球早出發(fā)1秒，從乙開始下落時計時，任一時刻有： ； ；有 g是一定值，所以C正確D錯；位移上有：

4、C 連續(xù)相等時間的位移之差是 ；根據(jù)平均速度公式

5、BC 題中每個鋼球的運動情況是完全一樣的：同高度且都是自由落體運動。唯一不同的是釋放時間不一樣，同一時刻的速度不一樣，但落地時的速度均是一樣的。根據(jù)第3題的結(jié)論可知相鄰兩球的距離是越來越大的，AD錯；C正確；從公式 可知時間間隔越長，兩球的距離越大，所以越靠近地面，兩球距離越大，B正確。見下圖

6、選擇過程時盡量選擇包含0速度點在內(nèi)的過程，這樣用公式時會方便很多，根據(jù)題意，設(shè)前一半位移用時t，整個過程用時t+1，兩段時間位移之比為1：2。，則總時間為 7、31m 偏大，如果考慮聲音傳播時間，則說明真實的時間比這個時間要小，我們計算時代入的2.5偏大了，所以算得的高度也偏大。8、40m/s 4s 根據(jù)，從靜止開始到35m/s用時3.5s，再加上最后的0.5s，總共4s。落地速度 9、2.28m 根據(jù)，說明時刻距下落時刻為，則窗口頂端到屋檐的時間間隔為0.8-0.125=0.675s。則高度為 10、0.5s 35m 由第6題圖知，所有小球在空中的排列與一個小球自由落體每隔一段時間留下的軌跡相同。第一個到底，第11個剛開始，說明之間共有10個時間間隔，從口到底125m需時 ,說明每個間隔為0.5s；第3個球下落時間為0.5×8=4s；第5個球下落時間為0.5×6=3s，則位移之差為

第三篇：6.4高一物理萬有引力理論的成就教案

6.4 萬有引力理論的成就

★新課標要求

（一）知識與技能

1、了解萬有引力定律在天文學上的重要應(yīng)用。

2、會用萬有引力定律計算天體質(zhì)量。

3、理解并運用萬有引力定律處理天體問題的思路和方法。

（二）過程與方法

1、通過萬有引力定律推導出計算天體質(zhì)量的公式。

2、了解天體中的知識。

（三）情感、態(tài)度與價值觀

體會萬有引力定律在人類認識自然界奧秘中的巨大作用，讓學生懂得理論來源于實踐，反過來又可以指導實踐的辯證唯物主義觀點 ★教學重點

1、行星繞太陽的運動的向心力是由萬有引力提供的。

2、會用已知條件求中心天體的質(zhì)量。★教學難點

根據(jù)已有條件求中心天體的質(zhì)量。★教學方法

教師啟發(fā)、引導，學生自主閱讀、思考，討論、交流學習成果。★教學工具

有關(guān)練習題的投影片、計算機、投影儀等多媒體教學設(shè)備 ★教學過程

（一）引入新課

教師活動：上節(jié)我們學習了萬有引力定律的有關(guān)知識，現(xiàn)在請同學們回憶一下，萬有引力定律的內(nèi)容及公式是什么？公式中的G又是什么？G的測定有何重要意義？

學生活動：思考并回答上述問題：

內(nèi)容：自然界中任何兩個物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的平方成反比。

公式：F=Gm1m2.2r公式中的G是引力常量，它在大小上等于質(zhì)量為1 kg的兩個物體相距1 m時所產(chǎn)生的引

—力大小，經(jīng)測定其值為6.67×1011 N·m2/kg2。

教師活動：萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)有著重要的物理意義：它對物理學、天文學的發(fā)展具有深遠的影響；它把地面上物體運動的規(guī)律和天體運動的規(guī)律統(tǒng)一起來；對科學文化發(fā)展起到了積極的推動作用，解放了人們的思想，給人們探索自然的奧秘建立了極大信心，人們有能力理解天地間的各種事物。這節(jié)課我們就共同來學習萬有引力定律在天文學上的應(yīng)用。

（二）進行新課

1、“科學真實迷人”

教師活動：引導學生閱讀教材“科學真實迷人”部分的內(nèi)容，思考問題［投影出示］：

1、推導出地球質(zhì)量的表達式，說明卡文迪許為什么能把自己的實驗說成是“稱量地球的重量”？

2、設(shè)地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，地球半徑R =6.4×106m，引力常量G=6.67×10-11 Nm2/kg2，試估算地球的質(zhì)量。

學生活動：閱讀課文，推導出地球質(zhì)量的表達式，在練習本上進行定量計算。

教師活動：投影學生的推導、計算過程，一起點評。

gR29.8?(6.4?106)224M???6?10kg ?11G6.67?10點評：引導學生定量計算，增強學生的理性認識。對學生進行熱愛科學的教育。

2、計算天體的質(zhì)量

教師活動：引導學生閱讀教材“天體質(zhì)量的計算”部分的內(nèi)容，同時考慮下列問題［投影出示］。

1、應(yīng)用萬有引力定律求解天體質(zhì)量的基本思路是什么?

2、求解天體質(zhì)量的方程依據(jù)是什么? 學生活動：學生閱讀課文第一部分，從課文中找出相應(yīng)的答案.1、應(yīng)用萬有引力定律求解天體質(zhì)量的基本思路是：根據(jù)環(huán)繞天體的運動情況，求出其向心加速度，然后根據(jù)萬有引力充當向心力，進而列方程求解.2、從前面的學習知道，天體之間存在著相互作用的萬有引力，而行星（或衛(wèi)星）都在繞恒星（或行星）做近似圓周的運動，而物體做圓周運動時合力充當向心力，故對于天體所做的圓周運動的動力學方程只能是萬有引力充當向心力，這也是求解中心天體質(zhì)量時列方程的根源所在.教師活動：引導學生深入探究

請同學們結(jié)合課文知識以及前面所學勻速圓周運動的知識，加以討論、綜合，然后思考下列問題［投影出示］。學生代表發(fā)言。

1.天體實際做何運動?而我們通常可認為做什么運動? 2.描述勻速圓周運動的物理量有哪些? 3.根據(jù)環(huán)繞天體的運動情況求解其向心加速度有幾種求法? 4.應(yīng)用天體運動的動力學方程——萬有引力充當向心力求出的天體質(zhì)量有幾種表達式?各是什么?各有什么特點? 5.應(yīng)用此方法能否求出環(huán)繞天體的質(zhì)量? 學生活動：分組討論，得出答案。學生代表發(fā)言。

1.天體實際運動是沿橢圓軌道運動的，而我們通常情況下可以把它的運動近似處理為圓形軌道，即認為天體在做勻速圓周運動.2.在研究勻速圓周運動時，為了描述其運動特征，我們引進了線速度v，角速度ω，周期T三個物理量.3.根據(jù)環(huán)繞天體的運動狀況，求解向心加速度有三種求法.即：

（1）a心=v2 r（2）a心=ω2·r（3）a心=4π2r/T2

4.應(yīng)用天體運動的動力學方程——萬有引力充當向心力，結(jié)合圓周運動向心加速度的三種表述方式可得三種形式的方程，即（1）F引=G即：GMmr2Mmr2=F心=ma心=m

v2.rv2?m

rMmr①

（2）F引=G即：GMmr2=F心=ma心=mω2r

② =mω2·r

（3）F引=G即：GMmr2Mmr2=F心=ma心=m

4?2rT2

③ =m4?2rT2

從上述動力學方程的三種表述中，可得到相應(yīng)的天體質(zhì)量的三種表達形式：（1）M=v2r/G.（2）M=ω2r3/G.（3）M=4π2r3/GT2.上述三種表達式分別對應(yīng)在已知環(huán)繞天體的線速度v，角速度ω，周期T時求解中心天體質(zhì)量的方法.以上各式中M表示中心天體質(zhì)量，m表示環(huán)繞天體質(zhì)量，r表示兩天體間距離，G表示引力常量.5.從以上各式的推導過程可知，利用此法只能求出中心天體的質(zhì)量，而不能求環(huán)繞天體的質(zhì)量，因為環(huán)繞天體的質(zhì)量同時出現(xiàn)在方程的兩邊，已被約掉。

師生互動：聽取學生代表發(fā)言，一起點評。

從上面的學習可知，在應(yīng)用萬有引力定律求解天體質(zhì)量時，只能求解中心天體的質(zhì)量，而不能求解環(huán)繞天體的質(zhì)量。而在求解中心天體質(zhì)量的三種表達式中，最常用的是已知周期求質(zhì)量的方程。因為環(huán)繞天體運動的周期比較容易測量。

教師活動：投影例題：把地球繞太陽公轉(zhuǎn)看做是勻速圓周運動，平均半徑為1.5×1011 m，已知引力常量為：G=6.67×10-11 N·m2/kg2，則可估算出太陽的質(zhì)量大約是多少千克?（結(jié)果取一位有效數(shù)字）

學生活動：在練習本上分析計算，寫出規(guī)范解答

分析：題干給出了軌道的半徑，雖然沒有給出地球運轉(zhuǎn)的周期，但日常生活常識告訴我們：地球繞太陽一周為365天。

故：T=365×24×3600 s=3.15×107 s 由萬有引力充當向心力可得：

GMmr2=m4?2rT2

4?3.142?(1.5?1011)36.7?10?11?(3.2?107)2故：M=4?2r3GT2代入數(shù)據(jù)解得M=

kg=2×1030 kg 教師活動：投影學生求解過程，點評。

3、發(fā)現(xiàn)未知天體

教師活動：請同學們閱讀課文“發(fā)現(xiàn)未知天體”部分的內(nèi)容，考慮以下問題［投影出示］：

1、應(yīng)用萬有引力定律除可估算天體質(zhì)量外，還可以在天文學上有何應(yīng)用？

2、應(yīng)用萬有引力定律發(fā)現(xiàn)了哪些行星？

學生活動：閱讀課文，從課文中找出相應(yīng)的答案：

1、應(yīng)用萬有引力定律還可以用來發(fā)現(xiàn)未知的天體。

2、海王星、冥王星就是應(yīng)用萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的。

教師活動：引導學生深入探究

人們是怎樣應(yīng)用萬有引力定律來發(fā)現(xiàn)未知天體的?發(fā)表你的看法。

學生活動：討論并發(fā)表見解。

人們在長期的觀察中發(fā)現(xiàn)天王星的實際運動軌道與應(yīng)用萬有引力定律計算出的軌道總存在一定的偏差，所以懷疑在天王星周圍還可能存在有行星，然后應(yīng)用萬有引力定律，結(jié)合對天王星的觀測資料，便計算出了另一顆行星的軌道，進而在計算的位置觀察新的行星。

教師點評：萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)，為天文學的發(fā)展起到了積極的作用，用它可以來計算天體的質(zhì)量，同時還可以來發(fā)現(xiàn)未知天體.（三）課堂總結(jié)、點評

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

學生活動：認真總結(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。

點評：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學生概括總結(jié)能力。

教師要放開，讓學生自己總結(jié)所學內(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。

（四）實例探究

［例1］某人在某一星球上以速度v豎直上拋一物體，經(jīng)時間t落回拋出點，已知該星球的半徑為R，若要在該星球上發(fā)射一顆靠近該星運轉(zhuǎn)的人造星體，則該人造星體的速度大小為多少？

解析：星球表面的重力加速度g=

v2v ?tt2人造星體靠近該星球運轉(zhuǎn)時： mg=GMmR2v?2=m(M:星球質(zhì)量.m:人造星體質(zhì)量)R所以v′=gR?2vR t［例2］一艘宇宙飛船繞一個不知名的、半徑為R的行星表面飛行，環(huán)繞一周飛行時間為T.求該行星的質(zhì)量和平均密度.解析：設(shè)宇宙飛船的質(zhì)量為m，行星的質(zhì)量為M.宇宙飛船圍繞行星的中心做勻速圓周運動.G2?2Mm=m()R R2T4?2R3所以M= 2GT又v=所以 ρ=4πR3 3M3? ?VGT2★課余作業(yè)

課后完成P74“問題與練習”中的問題?！锝虒W體會

思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學的根本；親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學生能力的關(guān)鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學就成了無源之水、無本之木。學生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。課堂練習

1.根據(jù)觀察，在土星外層有一個環(huán)，為了判斷是土星的連續(xù)物還是小衛(wèi)星群，可測出環(huán)中各層的線速度v與該層到土星中心的距離R之間的關(guān)系.下列判斷正確的是（）A.若v與R成正比，則環(huán)是連續(xù)物

B.若v2與R成正比，則環(huán)是小衛(wèi)星群 C.若v與R成反比，則環(huán)是連續(xù)物

D.若v2與R成反比，則環(huán)是小衛(wèi)星群

2.已知地球的半徑為R，地面的重力加速度為g，引力常量為G，如果不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，那么地球的平均密度的表達式為________.參考答案：

1.AD

2.3g/4πGR

第四篇：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)行星的運動 【教學目標】 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動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上。

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、理解人們對行星運動的認識過程是漫長復雜的，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、開普勒等幾位科學家對行星運動的不同認識，了解人類認識事物本質(zhì)的曲折性并加深對行星運動的理解。

情感態(tài)度與價值觀

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

2、感悟科學是人類進步不竭的動力?！窘虒W重點】

開普勒行星運動定律 【教學難點】

對開普勒行星運動定律的理解和應(yīng)用 【教學課時】 1課時

【探究學習】

一、人類認識天體運動的歷史

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：

在高中階段的學習中，多數(shù)行星運動的軌道能夠按圓來處理。引入新課

多媒體演示：天體運動的圖片瀏覽。

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。人們對行星運動的認識過程是漫長復雜的，歷史上有過不同的看法，科學家對此進行了不懈的探索，通過本節(jié)內(nèi)容的學習，將使我們正確地認識行星的運動。

新課講解

一、古代對行星運動規(guī)律的認識 問1：．古人對天體運動存在哪些看法? “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動，“日心說”則認為太陽是靜止不動的，地球和其他行星都繞太陽運動．

“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，同時也符合勢力強大的宗教神學關(guān)于地球是宇宙中心的認識，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《人類對行星運動規(guī)律的認識》，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動不僅復雜而且問題很多，如果把地球從天體運動的中心位置移到一個普通的、繞太陽運動的位置，換一個角度來考慮天體的運動，許多問題都可以解決，行星運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動．

二、開普勒行星運動三定律

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

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

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

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

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

[教材做一做] 可以用一條細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．把細繩的兩端系在圖釘上，用一枝鉛筆緊貼著細繩滑動，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．

想一想，橢圓上某點到兩個焦點的距離之和與橢圓上另一點到兩個焦點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行，太陽位于橢圓的一個焦點上行星在遠日點的速率與在近日點的速率誰大？

因為相等時間內(nèi)面積相等，所以近日點速率大。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“一定與運動系統(tǒng)的物體有關(guān)．因為常數(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)。

【課堂訓練】

例1關(guān)于行星的運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"，公轉(zhuǎn)周期就最長 2.為什么說曲線運動一定是變速運動? 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：木星和地球均為繞太陽運行的行星，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是一個與行星運動無關(guān)的常量。

例3已知地球繞太陽作橢圓運動。在地球遠離太陽運動的過程中，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，則地球運動情況將如何？

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

解：由于地球在遠離太陽運動的過程中，其速率減小，據(jù)牛頓第二定律有，由開普勒第二定律知，地球在遠離太陽運動的過程中角速度（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€方向做離心運動。

點撥：地球繞太陽的運動雖然并非勻速圓周運動，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：讓學生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學到黑板上總結(jié)，其他同學在筆記本上總結(jié)，然后請同學評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。

學生活動：認真總結(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。

點評：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學生概括總結(jié)能力。

教師要放開，讓學生自己總結(jié)所學內(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)學習的是開普勒行星運動的三定律，其中第一定律反映了行星運動的軌跡是橢圓，第二定律描述了行星在近日點的速率最小，在遠日點的速率最大，第三定律揭示了軌道半長軸與公轉(zhuǎn)周期的定量關(guān)系．在近似計算中可以認為行星都以太陽為圓心做勻速圓周運動。

第五篇：物理練習題

第十三章 內(nèi)能

1、關(guān)于比熱容，下列說法中正確的是（）

A.比熱容跟物體吸收或放出的熱量有關(guān)

B.物體的質(zhì)量越大，它的比熱容越大

C.比熱容是物質(zhì)自身的性質(zhì)，與質(zhì)量、吸收或放出的熱量均無關(guān)

2、相同質(zhì)量的鋁和銅，吸收了相同的熱量，下列說法中正確的是（）

A.鋁上升的溫度較高

B.銅上升的溫度較高

C.鋁和銅的溫度相同

3、在烈日當空的的海邊玩耍，你會發(fā)現(xiàn)沙子發(fā)燙，而海水卻是涼涼的。這是為什么？

4、質(zhì)量為2kg的某種物質(zhì)溫度從20℃升高到40℃時，吸收的熱量是1.88×104J，該物質(zhì)的比熱容是多少？

5、有一根燒紅的鐵釘，溫度是800℃，質(zhì)量是1.5g。它的溫度降低到20℃，要放出多少熱量？

6、關(guān)于溫度、內(nèi)能和熱量，以下說法正確的是（）

A.溫度越高的物體所含有的熱量一定越多

B.溫度相同的兩個物體間不會發(fā)生熱傳遞

C.0℃的冰變成0℃的水，溫度不變，內(nèi)能不變

D.任何物體都具有內(nèi)能，通過摩擦可增大冰塊的內(nèi)能

7、檢查酒駕時，司機打開車窗，交警聞到車內(nèi)有酒精氣味，要求司機必須接受酒精含量的測試，交警能聞到酒精氣味是因為酒精（）

A.分子之間存在引力

B.分子之間存在斥力

C.分子間有空隙

D.分子在不斷運動

8、改變物體內(nèi)能的方法______和_________

9、下列關(guān)于功、內(nèi)能和熱量的描述中正確的是（）

A.物體的溫度不變，內(nèi)能一定不變

B.做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能

C.溫度高的物體含有的熱量比溫度低的物體多

D.熱量總是從內(nèi)能大的物體向內(nèi)能小的物體傳遞

10、銅塊的質(zhì)量是鉛塊質(zhì)量的2倍，銅的比熱容是鉛的比熱容的 3倍，若它們放出相等的熱量，則銅塊降低的溫度與鉛塊降低的溫度之比是（）