物理研究性学习报告.docVIP

研究性学习报告 研究性学习的课题：天体运动研究人员组成：王媛 王凯 刘宝 王蓉 庄彩华 赵惠民 杜彩云 苏磊研究课题提出背景：万有引力定律一章以介绍物理学史为主，内容与人们实际生活联系不大，学生对天体运动方面的内容也普遍感到陌生和抽象，教材中也缺少可供学生动手的实验，如果采用传统的教学模式，往往以教师讲授为主，学生成为被动的接受者，不宜提高学生的学习主动性和学习兴趣。然而，本章却蕴含了丰富地开展研究性学习的素材，教材中出现的科学家和科学事件为学生的课题研究提供了广阔空间，而科学家们追求真理的献身精神也为德育渗透提供了很好的舞台。研究课题的目的和意义：1、培养了学生收集信息和处理信息的能力。互联网作为本研究活动的重要载体，通过本次活动，提高了学生利用互联网获取知识的能力，同时也培养了学生使用Powerpoint、Word及Frontpage等应用软件处理资料的能力。2、培养了学生的科学精神和思想道德素质本章中哥白尼、布鲁诺、伽利略、开普勒等科学家追求真理的感人事迹极大的震撼了学生的心灵。科学家们为撼卫真理甚至献身科学的精神深深地感染了学生，对培养学生实事求是的科学态度，树立正确的确人生观和价值观都具有深刻的意义.3、培养了爱国主义和民族忧患意识。活动中通过对中国航天历史的了解，特别是神州号飞船的成功发射，极大地鼓舞同学们，加深了学生对祖国的热爱。同时，通过中国与世界航天事业的比较，也唤起了同学们的民族忧患意识。4、培养了学生与人合作的团队精神。本章中介绍的第谷和开普勒的合作，亚当斯、勒维烈和加勒的合作，哈雷和牛顿的合作，都使学生意识到现代科技的发展不是某一个科学家孤军奋战的结果，而是群体合作探索的结果。同样，在研究过程中各小组成员之间，各小组之间，既有分工又有合作，整个的研究过程充满了合作的氛围，这都极大培养了学生之间的合作团队精神研究课题的步骤：1、分工查找资料。2、观看天体运动的图片、电影、以及一些故事。3、运用所学知识解释一些天体现象。4、通过请教老师和所学知识计算有关天体简单问题。5、总结研究过程并完成研究报告。研究过程的成果展示：天体，是宇宙间各种星体的通称。太阳系中的天体包括太阳、行星、卫星、彗星、流星以及行星际微小天体等。银河系中的天体有恒星、星团、星云以及星际物质等。河外星系是和银河系同样庞大的天体。还有近年利用最新观测手段发现的红外源、射电源、X射线源、射线源等。以上都属于自然天体。而人造卫星、宇宙火箭、宇宙飞船、空间探测器、空间实验室等都是人造天体。天体运动常有的公式：GM=gR*R GMm/R=ma（向心力）练习试题：1、晴天晚上，人能看见卫星的条件是卫星被太阳照着且在人的视野之内。一个可看成漫反射体的人造地球卫星的圆形轨道与赤道共面，卫星自西向东运动。春分期间太阳垂直射向赤道，赤道上某处的人在日落后8小时时在西边的地平线附近恰能看到它，之后极快地变暗而看不到了。已知地球的半径，地面上的重力加速度为，估算：（答案要求精确到两位有效数字）（1）卫星轨道离地面的高度。（2）卫星的速度解：从北极沿地轴往下看的地球俯视图如图所示，设卫星离地高h，Q点日落后8小时时能看到它反射的阳光。日落8小时Q点转过的角度设为（1）轨道高（2）因为卫星轨道半径根据万有引力定律，引力与距离的平方成反比卫星轨道处的重力加速度B同步轨道地球A2.发射地球同步卫星时，可认为先将卫星发射至距地面高度为h1的圆形轨道上，在卫星经过A点时点火（喷气发动机工作）实施变轨进入椭圆轨道，椭圆轨道的近地点为A，远地点为B.在卫星沿椭圆轨道运动经过B点再次点火实施变轨，将卫星送入同步轨道（远地点B在同步轨道上），如图所示.两次点火过程都使卫星沿切线方向加速，并且点火时间很短.已知同步卫星的运动周期为T，地球的半径为R，地球表面重力加速度为g，求：卫星在近地圆形轨道运行接近A点时的加速度大小；卫星同步轨道距地面的高度.、 3.设某双星中A、B两星的质量分别为 m 和 3m，两星间距为L，在相互间万有引力的作用下，绕它们连线上的某点O转动，则O点距B星的距离是多大？它们运动的周期为多少？解：设O点距B星的距离为x，双星运动的周期为T，由万有引力提供向心力 对于B星：G= 3mx()2 对于A星：G= m(L-x) ()2 = 3 即 x = L T =L 4 .宇宙中某星体每隔4.410-4 s就向地球发出一次电磁波脉冲有人曾经乐观地认为，这是外星人向我们地球人发出的联络信号，而天文学家否定了这种观点，认为该星体上有一个能连续发出电磁波的发射源，由于星体围绕自转轴高速旋转，才使得地球上接收到的电磁波是不连续的试估算该星体的最小密度（结果保留两位有效数字）注：星体的最小密度是保持星体表面物体不脱离星体.解：接收电磁波脉冲的间隔时间即是该星体自转的最大周期星体表面物体不脱离星体时满足：G = mR()2 而M=R3 = 代入已知数据得：=7.31017kg/m3 5.已知物体从地球上的逃逸速度（第二宇宙速度）v2=，其中G、m、R分别是引力常量、地球的质量和半径。已知G=6.6710-11Nm2/kg2，c=2.9979108 m/s。求下列问题：（1）逃逸速度大于真空中光速的天体叫作黑洞，设某黑洞的质量等于太阳的质量m=1.981030 kg，求它的可能最大半径；（2）在目前天文观测范围内，物质的平均密度为10-27 kg/m3，如果认为我们的宇宙是这样一个均匀大球体，其密度使得它的逃逸速度大于光在真空中的速度c，因此任何物体都不能脱离宇宙，问宇宙的半径至少多大？.解（1）任何天体均存在其所对应的逃逸速度v2=，其中m、R为天体的质量和半径。黑洞，其逃逸速度大于真空中的光速 ，即v2c，Rm2.94103 m，即质量为1.981030 kg的黑洞的最大半径为2.94103 m.（2）把宇宙视为普通天体，则其质量m=V=R3-其中R 为宇宙的半径，为宇宙的密度，则宇宙的逃逸速度为v2=-由于宇宙密度使得其逃逸速度大于光速c，即v2