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课 题 学情分析 天体运动 教学目标与 考点分析 教学重点 难点 教学方法 教学过程 一．考点梳理 1．考纲要求：万有引力定律的应用、人造地球卫星的运动（限于圆轨道）、动量知识和机械能知识的应用（包括碰撞、反冲、火箭）都是Ⅱ类要求；航天技术的发展和宇宙航行、宇宙速度属Ⅰ类要求。 2．命题趋势：本章内容高考年年必考，题型主要有选择题：如2004年江苏物理卷第4题、2004上海卷第3题、2005年安徽卷第16题、2005年全国卷第3题、2005年北京物理卷第20题、2005年江苏物理卷第5题；计算题：如2001年全国卷第31题、2003年第24题、2004年全国卷第23题、2004年广西物理卷第16题、2005年江苏物理卷第18题、2005年广东卷第15题等。飞船、卫星运行问题与物理知识（如万有引力定律、匀速圆周运动、牛顿运动定律等）及地理知识有十分密切的相关性，以此为背景的高考命题立意高、情景新、综合性强，对考生的理解能力、综合分析能力、信息提炼处理能力及空间想象能力提出了极高的要求，是新高考突出学科内及跨学科间综合创新能力考查的命题热点，亦是考生备考应试的难点. 特别是今年10月神州六号飞船再次实现载人航天飞行试验以来，明年高考有很大可能考查与“神六”相关的天体运动问题。 3．思路及方法： (1).基本方法：把天体运动近似看作圆周运动，它所需要的向心力由万有引力提供， Mmv24?2２即： Ｇ2?m＝ｍωｒ＝ｍ2r rrT (2). 1
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4?24?2r3Mm由G2＝ｍ2r得：Ｍ＝．即只要测出环绕星体M运转的一颗卫星运转的半径和周期，就可以TGt2r计算出中心天体的质量. 3?r3M4３由ρ＝，Ｖ＝πＲ得： ρ＝．R V3GT2R33?特殊:当ｒ＝Ｒ时，即卫星绕天体M表面运行时，ρ＝(2003年高考)，由此可以测量天体的密度. GT2(3)行星表面重力加速度、轨道重力加速度问题 GMmGM?mg0 得：g0?2 表面重力加速度g0,由2RR轨道重力加速度g，由(４)GMmGMR2?mgg??()g0 得：22(R?h)(R?h)R?h GMMmv2(1)由Ｇ2?m得:ｖ＝ rrrGMMm２(2)由Ｇ2＝ｍωｒ得：ω＝ 3rrMm4?2(3)由Gr2?mT2r得：T?2?r3 即轨道半径越大，绕行周期越大. GM(５)地球同步卫星 所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，它的周期T＝24h．要使卫星同步，同步卫星只能位于赤道正上方某一确定高度h． Mm4?2?m由: Ｇ（Ｒ＋ｈ） (R?h)2T2 Ｒ 4?2h??R=3.6×104ｋｍ=5.6ＲGMT23二.热身训练 1．把火星和地球绕太阳运行的轨道视为圆周。由火星和地球绕太阳运动的周期之比可求得 A．火星和地球的质量之比 B．火星和太阳的质量之比 C．火星和地球到太阳的距离之比 D．火星和地球绕太阳运动速度之比 2．某人造卫星运动的轨道可近似看作是以地心为中心的圆．由于阻力作用，人造卫星到地心的距离从r1慢慢变到r2，用EKl、EK2分别表示卫星在这两个轨道上的动能，则 (A)r1 龙文教育 龙文教育——您值得信赖的专业化个性化辅导学校 B．b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度； C．c加速可追上同一轨道上的b，b减速可等候同一轨道上的c； D．a卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将增大。 三．讲练平台 【例１】如图3-2所示为一空间探测器的示意图，P1、P2、P3、P4是四个喷气发动机，P1、P3的连线与空间一固定坐标系的x轴平行，P2、P4的连线与y轴平行，每台发动机开动时，都能向探测器提供推力，但不会使探测器转动。开始时，探测器以恒定的速率v0向x方向平动，要使探测器改为向正x偏负y60°方向以原速率v0平动，则可 A．先开动P1适当时间，再开动P4适当时间 B．先开动P3适当时间，再开动P2适当时间 C．开动P4适当时间 P3 P2 P4 P1 y x D．先开动P3适当时间，再开动P4适当时间 图3-2 【例2】中子星是恒星演化过程的一种可能结果，它的密度很大。现有一中子星，观测到它的自转周期为1s。问该中子星的最小密度应是多少才能维持该星的稳定，不致因自转而瓦解。计算时星体可视为均30?1132匀球体。(引力常量：G=6.67?10m/kg·s) T? 【例３】宇航员在一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出一小球。经过时间t，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为L。若抛出时初速度增大到2倍，则抛出点与落地点之间的距离为3L。已知两落地点在同一水平面上，该星球的半径为R，万有引力常数为G。求该星球的质量M。 【例４】侦察卫星在通过地球两极上的圆轨道上运行，它的运行轨道距地面高度为h，要使卫星在一天的时间内将地面上赤道各处在日照条件的情况下全都拍摄下来，卫星在通过赤道上空时，卫星上的摄像机至少应拍摄地面上赤道圆周的弧长是多少？设地球半径为R，地面处的重力加速度为g，地球自转的周期为T。 四.达标测试 1.太空被称为是21世纪技术革命的摇篮。摆脱地球引力，在更“纯净”的环境中探求物质的本质，拨开大气层的遮盖，更直接地探索宇宙的奥秘，一直是科学家们梦寐以求的机会。“神州号” 两次载人飞船的成功发射与回收给我国航天界带来足够的信心，我国提出了载人飞船——太空实验室——空间站的三部曲构想。某宇航员要与轨道空间站对接，飞船为了追上轨道空间站（ ） A. 只能从较低轨道上加速 B. 只能从较高轨道上加速 C. 只能从空间站同一高度的轨道上加速 D. 无论在什么轨道上，只要加速都行 2.) 2007 年3 月26 日，中俄共同签署了《中国国家航天局和俄罗斯联邦航天局关于联合探测火星——火卫一3 龙文教育