高考物理《圓周運(yùn)動(dòng)與萬(wàn)有引力》參考教案

1、PAGE15教學(xué)輔導(dǎo)教案姓名年級(jí)性別課題：圓周運(yùn)動(dòng)與萬(wàn)有引力專題復(fù)習(xí)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)：萬(wàn)有引力定律是力學(xué)中的一個(gè)獨(dú)立的基本定律，是近年高考的熱點(diǎn)內(nèi)容考點(diǎn)：線速度、角速度、周期與半徑間的關(guān)系，中心天體的質(zhì)量、密度能力：萬(wàn)有引力、勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律的結(jié)合方法：萬(wàn)有引力承擔(dān)天體運(yùn)動(dòng)的向心力是解決問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)重點(diǎn)：萬(wàn)有引力、勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律的結(jié)合課堂教學(xué)過(guò)程課前檢查作業(yè)完成情況：優(yōu)良中差建議_過(guò)程【知識(shí)梳理】曲線運(yùn)動(dòng)二、萬(wàn)有引力的特性（1）萬(wàn)有引力的普遍性：萬(wàn)有引力是普遍存在于宇宙中任何有質(zhì)量物體之間的相互吸引力，它是自然界中物體之間的基本的相互作用之一，任何客觀存在的

2、兩部分有質(zhì)量的物體之間都存在著這種相互作用（2）萬(wàn)有引力的相互性：兩個(gè)物體相互作用的引力是一對(duì)作用力與反作用力它們大小相等，方向相反，分別作用在兩個(gè)物體上（3）萬(wàn)有引力的客觀性：通常情況下，萬(wàn)有引力非常小，它的存在可由卡文迪許扭稱來(lái)觀察，只有在質(zhì)量巨大的天體間，它的存在才有宏觀物理意義（4）萬(wàn)有引力的特殊性：兩個(gè)物體間的萬(wàn)有引力，只與它們本身的質(zhì)量有關(guān)，與它們之間的距離有關(guān)，和所在空間的性質(zhì)無(wú)關(guān)，和周圍有無(wú)其他物體的存在無(wú)關(guān)和所在空間的性質(zhì)無(wú)關(guān)是萬(wàn)有引力定律和靜電學(xué)中的庫(kù)侖定律的一個(gè)重要區(qū)別，因?yàn)閹?kù)侖力的大小是和點(diǎn)電荷周圍的介質(zhì)有關(guān)的（5）萬(wàn)有引力與重力：重力是由萬(wàn)有引力產(chǎn)生的由于地球的自轉(zhuǎn)，

3、因而地球表面的物體隨地球自轉(zhuǎn)時(shí)需要向心力重力實(shí)際上是萬(wàn)有引力的一個(gè)分力，如圖。由于緯度的變化，物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力也不斷變化，因而地球表面的物體的重力隨緯度的變化而變化，即重力加速度g隨緯度變化而變化從赤道到兩極逐漸增大，在赤道上約為9.78m/s2，在兩極約為9.83m/s2，在通常的計(jì)算中可以認(rèn)為重力和萬(wàn)有引力相等，即常用來(lái)計(jì)算星球表面重力加速度的大小三、萬(wàn)有引力的考察重點(diǎn)重力、萬(wàn)有引力、向心力間的關(guān)系萬(wàn)有引力是形成地面物體所受重力的主要原因，因?yàn)榈厍蜃赞D(zhuǎn)對(duì)物體影響不大，所以近似可認(rèn)為物體重力和地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力相等，所以有，但事實(shí)地球上物體所受萬(wàn)有引力是地球上物體所受重力和繞地球自轉(zhuǎn)

4、向心力的合力，三者本質(zhì)含義不同。而太空中環(huán)繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的物體所受的萬(wàn)有引力、重力和向心力是完全相同意義的2隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度和環(huán)繞運(yùn)動(dòng)的向心加速度的本質(zhì)區(qū)別物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度是由地面上物體所受萬(wàn)有引力的一小部分提供的，對(duì)應(yīng)的周期為24h，環(huán)繞地球表面運(yùn)動(dòng)的向心加速度是由該物體所受的全部萬(wàn)有引力提供的，對(duì)應(yīng)的近地衛(wèi)星周期為八十幾分鐘3衛(wèi)星上的“超重”與“失重”“超重”：衛(wèi)星進(jìn)入軌道前加速過(guò)程，衛(wèi)星上物體“超重”此種情況與“升降機(jī)”中物體超重相同“失重”：衛(wèi)星進(jìn)入軌道后，正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，衛(wèi)星上物體完全“失重”（因?yàn)橹亓μ峁┫蛐牧Γ┮虼?，在衛(wèi)星上的儀器，凡是制造原理與重力有關(guān)的均不能使用4衛(wèi)星

5、軌道設(shè)置人造地球衛(wèi)星的圓心必須和地心重合，由得可知h越大，即衛(wèi)星離地面越高，其線速度越小，因此，第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度同步衛(wèi)星必須設(shè)在赤道上方確定的高度處，由得5天體中的橢圓運(yùn)動(dòng)開(kāi)普勒第一定律（軌道定律）：所有行星分別在大小不同的橢圓軌道上圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)在這些橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。開(kāi)普勒第二定律（面積定律）：在相等時(shí)間內(nèi)，太陽(yáng)和運(yùn)動(dòng)中的行星的連線（向量半徑）所掃過(guò)的面積都是相等的。開(kāi)普勒第三定律（周期定律）：所有行星的橢圓軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等?！菊骖}演練】（09年全國(guó)卷）天文學(xué)家新發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)系外的一顆行星。這顆行星的體積是地球的倍，

6、是地球的25倍。已知某一近地衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的周期約為小時(shí)，引力常量G=10-11Nm2/g2,由此估算該行星的平均密度為A. 1.8103kg/m3103kg104A接受了胡克等科學(xué)家關(guān)于“吸引力與兩中心距離的平方成反比”的猜想B根據(jù)地球上一切物體都以相同加速度下落的事實(shí)，得出物體受地球的引力與其質(zhì)量成正比，即Fm的結(jié)論C根據(jù)Fm和牛頓第三定律，分析了地月間的引力關(guān)系，進(jìn)而得出Fm1D根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出了比例系數(shù)G的大小（09年廣東物理）發(fā)射人造衛(wèi)星是將衛(wèi)星以一定的速度送入預(yù)定軌道。發(fā)射場(chǎng)一般選擇在盡可能靠近赤道的地方，如圖這樣選址的優(yōu)點(diǎn)是，在赤道附近A地球的引力較大B地球自轉(zhuǎn)線速度較大C重

7、力加速度較大D地球自轉(zhuǎn)角速度較大（09年上海卷）右圖為一種早期的自行車，這種下帶鏈條傳動(dòng)的自行車前輪的直徑很大，這樣的設(shè)計(jì)在當(dāng)時(shí)主要是為了A提高速度提高穩(wěn)定性騎行方便D減小阻力（09年上海卷）小明同學(xué)在學(xué)習(xí)了圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)后，設(shè)計(jì)了一個(gè)課題，名稱為：快速測(cè)量自行車的騎行速度（圖在前頁(yè)）。他的設(shè)想是：通過(guò)計(jì)算踏腳板轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，推算自行車的騎行速度。經(jīng)過(guò)騎行，他得到如下的數(shù)據(jù)：在時(shí)間t內(nèi)踏腳板轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)為N，那么腳踏板轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度=;要推算自行車的騎行速度，還需要測(cè)量的物理量有；自行車騎行速度的計(jì)算公式v=（09年江蘇物理）英國(guó)新科學(xué)家（NewScientist）雜志評(píng)選出了2022年度世界8項(xiàng)

8、科學(xué)之最，在XTEJ1650-500雙星系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的最小黑洞位列其中，若某黑洞的半徑約45m，質(zhì)量和半徑的關(guān)系滿足（其中為光速，為引力常量），則該黑洞表面重力加速度的數(shù)量級(jí)為（09年海南物理）近地人造衛(wèi)星1和2繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期分別為T1和,設(shè)在衛(wèi)星1、衛(wèi)星2各自所在的高度上的重力加速度大小分別為、，則ABDD（09年廣東理科基礎(chǔ)）船在靜水中的航速為v1，水流的速度為v2。為使船行駛到河正對(duì)岸的碼頭，則v1相對(duì)v2的方向應(yīng)為（09年寧夏卷）地球和木星繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道都可以看作是圓形的。已知木星的軌道半徑約為地球軌道半徑的倍，則木星與地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的線速度之比約為A. 0.19B0.44

9、 C（09年廣東理科基礎(chǔ)）滑雪運(yùn)動(dòng)員以20ms的速度從一平臺(tái)水平飛出，落地點(diǎn)與飛出點(diǎn)的高度差。不計(jì)空氣阻力，g取10ms2。運(yùn)動(dòng)員飛過(guò)的水平距離為s，所用時(shí)間為t，則下列結(jié)果正確的是As=16m，t=s=16m，t=Cs=20m，t=s=20m，t=（09年廣東理科基礎(chǔ)）宇宙飛船在半徑為R。的軌道上運(yùn)行，變軌后的半徑為R2，R1R2。宇宙飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，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（09年重慶卷）據(jù)報(bào)道，“嫦娥一號(hào)”和“嫦娥二號(hào)”繞月飛行器的圓形軌道距月球表面分別約為200Km和100Km，運(yùn)動(dòng)速率分別為v1和v2，那么v1和v2的比值為（月球

10、半徑取1700Km）（09年四川卷）據(jù)報(bào)道，2022年4月29日，美國(guó)亞利桑那州一天文觀測(cè)機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)一顆與太陽(yáng)系其它行星逆向運(yùn)行的小行星，代號(hào)為2022HC82。該小行星繞太陽(yáng)一周的時(shí)間為年，直徑23千米，其軌道平面與地球軌道平面呈155的傾斜。假定該小行星與地球均以太陽(yáng)為中心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則小行星和地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的速度大小的比值為ABCD（09年安徽卷）2022年2月11日，俄羅斯的“宇宙-2251”衛(wèi)星和美國(guó)的“銥-33”衛(wèi)星在西伯利亞上空約805m處發(fā)生碰撞。這是歷史上首次發(fā)生的完整在軌衛(wèi)星碰撞事件。碰撞過(guò)程中產(chǎn)生的大量碎片可能會(huì)影響太空環(huán)境。假定有甲、乙兩塊碎片，繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道都是圓

11、，甲的運(yùn)行速率比乙的大，則下列說(shuō)法中正確的是甲距地面的高度一定比乙的高甲的加速度一定比乙的大（09年福建卷）“嫦娥一號(hào)”月球探測(cè)器在環(huán)繞月球運(yùn)行過(guò)程中，設(shè)探測(cè)器運(yùn)行的軌道半徑為r，運(yùn)行速率為v，當(dāng)探測(cè)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(shí)、v都將略為減小、v都將保持不變將略為減小，v將略為增大將略為增大，v將略為減?。?8全國(guó)卷1）已知太陽(yáng)到地球與地球到月球的距離的比值約為390，月球繞地球旋轉(zhuǎn)的周期約為27天利用上述數(shù)據(jù)以及日常的天文知識(shí)，可估算出太陽(yáng)對(duì)月球與地球?qū)υ虑虻娜f(wàn)有引力的比值約為.2 C（08江蘇卷）火星的質(zhì)量和半徑分別約為地球的和，地球表面的重力加速度為g，則火星表面的重力

12、加速度約為A0.2gB0.4gC2.5（08廣東卷）圖是“嫦娥一導(dǎo)奔月”示意圖，衛(wèi)星發(fā)射后通過(guò)自帶的小型火箭多次變軌，進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，最終被月球引力捕獲，成為繞月衛(wèi)星，并開(kāi)展對(duì)月球的探測(cè)，下列說(shuō)法正確的是A發(fā)射“嫦娥一號(hào)”的速度必須達(dá)到第三宇宙速度B在繞月圓軌道上，衛(wèi)星周期與衛(wèi)星質(zhì)量有關(guān)C衛(wèi)星受月球的引力與它到月球中心距離的平方成反比D在繞月軌道上，衛(wèi)星受地球的引力大于受月球的引力（07山東理綜）2022年4月24日，歐洲科學(xué)家宣布在太陽(yáng)之外發(fā)現(xiàn)了一顆可能適合人類居住的類地行星Gliese581c。這顆圍繞紅矮星Gliese581運(yùn)行的星球有類似地球的溫度，表面可能有液態(tài)水存在，距離地球約為

13、20光年，直徑約為地球的倍，質(zhì)量約為地球的5倍，繞紅矮星Gliese581運(yùn)行的周期約為13天。假設(shè)有一艘宇宙飛船飛臨該星球表面附近軌道，下列說(shuō)法正確是A飛船在Gliese581c表面附近運(yùn)行的周期約為13天B飛船在Gliese581c表面附近運(yùn)行時(shí)的速度大于7.9km/sC人在Gliese581c上所受重力比在地球上所受重力大DGliese581c的平均密度比地球平均密度?。?7天津理綜）我國(guó)繞月探測(cè)工程的預(yù)先研究和工程實(shí)施已取得重要進(jìn)展。設(shè)地球、月球的質(zhì)量分別為m1、m2，半徑分別為R1、R2，人造地球衛(wèi)星的第一宇宙速度為v，對(duì)應(yīng)的環(huán)繞周期為T，則環(huán)繞月球表面附近圓軌道飛行的探測(cè)器的速度和

14、周期分別為，B，C，D，（03全國(guó)卷）中子星是恒星演化過(guò)程的一種可能結(jié)果，它的密度很大?，F(xiàn)有一中子星，觀測(cè)到它的自轉(zhuǎn)周期為。問(wèn)該中子星的最小密度應(yīng)是多少才能維持該星體的穩(wěn)定，不致因自轉(zhuǎn)而瓦解。計(jì)算時(shí)星體可視為均勻球體。（07廣東卷）土星周圍有許多大小不等的巖石顆粒，其繞土星的運(yùn)動(dòng)可視為圓周運(yùn)動(dòng)。其中有兩個(gè)巖石顆粒A和B與土星中心距離分別為rA104m和rB105m。忽略所有巖石顆粒間的相互作用。（結(jié)果可用根式表示）求巖石顆粒A和B的線速度之比；求巖石顆粒A和B的周期之比；土星探測(cè)器上有一物體，在地球上重為10N，推算出他在距土星中心105m處受到土星的引力為。已知地球半徑為103m，請(qǐng)估算土星

15、質(zhì)量是地球質(zhì)量的多少倍？（04廣東卷）某顆地球同步衛(wèi)星正下方的地球表面上有一觀察者，他用天文望遠(yuǎn)鏡觀察被太陽(yáng)光照射的此衛(wèi)星，試問(wèn)，春分那天（太陽(yáng)光直射赤道）在日落12小時(shí)內(nèi)有多長(zhǎng)時(shí)間該觀察者看不見(jiàn)此衛(wèi)星已知地球半徑為R，地球表面處的重力加速度為g,地球自轉(zhuǎn)周期為T，不考慮大氣對(duì)光的折射。（10重慶理綜）小明站在水平地面上，手握不可伸長(zhǎng)的輕繩一端，繩的另一端系有質(zhì)量為m的小球，甩動(dòng)手腕，使球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)當(dāng)球某次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，繩突然斷掉，球飛行水平距離d后落地，如圖4316所示已知握繩的手離地面高度為d，手與球之間的繩長(zhǎng)為eqf3,4d，重力加速度為g忽略手的運(yùn)動(dòng)半徑和空氣阻力1求繩斷時(shí)球的速度大小v1和球落地時(shí)的速度大小v22問(wèn)繩能承受的最大拉力多大3改變繩長(zhǎng)，使球重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)，若繩仍在球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)斷掉，要使球拋出的水平距離最大，繩長(zhǎng)應(yīng)為多少最大水平距離為多少？（08全國(guó)卷2）我國(guó)發(fā)射的“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星沿近似于圓形軌道繞月飛行。為了獲得月球表面全貌的信息，讓衛(wèi)星軌道平面緩慢變化。衛(wèi)星將獲得的信息持續(xù)用微波信號(hào)發(fā)回地球。設(shè)地球和月球的質(zhì)量分別為M和m，地球和月球的半徑分別為R和R1，月球繞地球的軌道半徑和衛(wèi)星繞月球的