考的新信息点“神舟”“勇气”“机遇”三船腾飞

1、高考的新亮点“神舟”“勇气”“机遇”三船腾飞 三百年前牛顿发现了牛顿运动定律，包括万有引力定律 这里，我们将体会万有引力定律结合物理规律，在现代科学技术中的应用。 我们依据的主要规律 万有引力定律、牛顿第二定律及匀速圆周运动规律： 2003年10月15日9时整，火箭在震天憾地的轰鸣中腾空而起，火箭下面涌起滚滚白色烟雾。 问题：面对眼前的场景你发现什么问题了吗？你能够提出什么问题吗？ 这滚滚白色烟雾是火箭飞船喷射出来的吗？ 分析：火箭下面的导流槽一池水起什么作用？ 答案：利用水的柔韧特性，起的是缓冲作用 利用水的蒸发吸收热量 利用水吸收有毒气体，保护环境 问题：火箭全长58.3m，起飞时总质量4

2、79.8t。 火箭能否在真空中起飞？ 火箭向下喷射出高温高压气体， 自身获得反向推进力，可以在真空中起飞。 在开始的10秒内火箭与飞船竖直加速起飞。 问题：这一幕使你联想到什么？请你提出问题。 问题1飞船的机械能发生着怎样的变化？ 重力势能增加，动能增加。 问题：飞船增加的机械能从那里来？ 火箭化学燃料燃烧释放的化学能。 问题：通过什么转化为机械能？ 功是能量转化的量度通过高速向后喷射的气体获得反冲推动作用力，推动飞船做功。 问题2：起飞过程对航天员来说最大的考验是什么？超重！ 仪器显示杨利伟对座舱的最大压力达到其体重的5倍，则这时火箭的加速度是重力加速度的几倍？ 设火箭加速度a，杨利伟所承受

3、的支持力F=5mg F-mg=ma a=4g 问题：如果火箭匀加速运动，则10秒末的速度？位移？ 问题：火箭飞船整体受到的最大推力? F-Mg=Ma 挑选宇航员，要求他所能够承受的压力与其重力的比值K 4<K<12,据说杨利伟的K=10。如果起飞时杨利伟所承受的压力达到K=10,则飞船的加速度有多大？ 10mg-mg=ma a=9g 10时许，在“神舟”五号飞船进行环绕地球第一圈飞行时，舱内环境正常，杨利伟得到指令，打开面罩，拿着书和笔，当他松开手时，笔在太空立即飘浮起来。这是为什么？ 问题：飞船中的物体不受重力吗？ 飞船中的物体处于失重状态，物体所受重力是使其与飞船一起绕地球运动

4、的向心力。 “神舟”五号飞船在距地球200公里到350公里的轨道范围内运行椭圆轨道，倾角是42.4度。 问题：飞船在椭圆轨道上飞行，在近地点和远地点比较，在什么位置飞行速度快？从力与运动及能量的角度分析其原因？ 远离地球的过程中，受到地球引力作用，使速度减小；引力对飞船做负功，动能减小，势能增加，飞船机械能守恒。 10月15日15时54分，北京航天指控中心发出指令，启动“神舟”五号轨控发动机，对飞船实施了变轨控制。飞船绕地球飞行第五周时飞船变轨程序启动。预计飞船从椭圆轨道变成圆轨道，高度是三百多千米。 问题：如果在远地点对飞船实施了变轨控制，应该使飞船加速还是减速？为什么？ 答案：加速。在椭圆

5、轨道上，在远地点，速度不够大，需要的向心力小于飞船在该点的万有引力，于是在万有引力作用下做趋心运动。 18:24“神舟”五号飞船进入第七圈飞行，19:57“神舟”五号飞船进入第八圈飞行。 问题：由原来的椭圆轨道变为距离地面高度h=343km的圆轨道。这时飞船是否在同步轨道上成为同步卫星？ 答案：不是，原因： 1. 同步轨道必须在赤道上空 2. 同步轨道的周期为24小时 3. 同步轨道的高度约为地球半径的6倍。 问题：关注地球的半径R=6.37×103km，在h=343m 圆轨道上，18:24“神舟”五号飞船进入第七圈飞行，19:57“神舟”五号飞船进入第八圈飞行。可以得到什么信息？

6、飞船的周期： 1小时，33分，T=93min=5580s 1. 环绕半径 r =R+h 2. 加速度 3. 环绕速度 问题：能否得到地球的质量？ 根据万有引力定律 总结：求天体质量或密度时，首先应以此天体作为中心天体，具体求解时可有两条思路： F引F向，F引mg 解释：F引F向，即，得 (其中：M为中心天体质量，m为环绕天体质量，T为环绕天体的绕行周期，r为环绕天体的轨道半径) 设中心天体的半径为R，则其体积为V 所以 如果环绕体在中心体表面运行，则rR， 所以 F引mg，即mg，得M (其中：g为中心体表面或附近的重力加速度) 设中心体半径为R，则体积为V 所以 问题：10月16日5时35分

7、，北京航天指挥控制中心成功向正在太空运行的“神舟”五号载人飞船发送返回指令。 返回舱以近8km/s的速度进入大气层，当返回舱距地面30km时，返回舱上的回收发动机启动，相继完成拉出天线、抛掉底盖等动作。在飞船返回舱距地面20km以下的高度后，速度减为200m/s而匀速下降，此段过程中返回舱所受空气阻力为f=v2S，式中为大气的密度，v是返回舱的运动速度，S为与形状特征有关的阻力面积。 （1）根据以上信息是否可以知道返回舱在速度为200m/s时的质量。 分析：涉及实际问题的处理，应该准确把握题设条件及信息，建立物理运动模型，合理简化物理过程及研究对象，在有关信息和所求物理量之间通过有关物理规律建

8、立联系。例如，什么信息会涉及飞船质量问题？“速度减为200m/s而匀速下降，此段过程中返回舱所受空气阻力为f=v2S” 此时有平衡条件，阻力与重力平衡，重力与质量成正比。 解答：（1）当回收舱在速度为200m/s时，受到重力和阻力平衡而匀速下落，根据牛顿第二定律 根据已知条件，得mgv2S0 解得： 。 问题：当返回舱距地面高度为10km时，打开面积为1200m2的降落伞，直到速度达到8.0m/s后匀速下落。为实现软着陆（即着陆时返回舱的速度为0），当返回舱离地面1.2m时反冲发动机点火，使返回舱落地的速度减为零，（这时主伞已经抛掉）返回舱此时的质量2.7×103kg，取g10m/s

9、2 （2）分析打开降落伞到反冲发动机点火前，返回舱的运动性质。 在打开降落伞后，空气对降落伞的作用力与运动方向相反，且大于重力，飞船做减速运动。由于速度减小，阻力减小，飞船做加速度减小的减速运动，直到速度减小为8.0m/s的速度后匀速下落。 （3）不计最后1.2m过程中的空气阻力，反冲发动机的平均反推力是多少？反冲发动机对返回舱至少做多少功？ 解答：反冲发动机工作后，反冲力的突然出现，回收仓减速，回收舱的速度由8.0m/s减小为0，回收舱受重力和反冲力F作用做匀减速运动，运动位移为h=1.2m。根据动能定理有： 解得F9.9×104N。 反冲发动机对返回舱做的功W-Fh-1.2

10、15;105J。 方法总结：神舟五号的实际发射过程会非常复杂，是一个复杂的系统工程。但是我们学习了有关规律，就可以理解，分析有关过程的物理实质，在理想化的条件下探讨问题。 涉及实际问题的处理，应该明确物理图景、物理过程，准确把握问题的条件及信息，建立物理运动模型，合理简化物理过程及研究对象，在有关信息和所求物理量之间通过有关物理规律建立联系。 问题：前不久美国“勇气号”和“机遇号”飞船先后降落在火星表面，勇气和机遇号的发射速度应该是（ ） （“勇气号”和“机遇号”是两个机器人，“勇气号”于2003年6月1日起飞，于2004年1月4日降落在火星。） A.等于7.9km/s B.大于7.9km/s

11、小于11.2km/s C.大于11.2km/s小于16.7km/s D.大于16.7km/s 答案：C 问题：如果飞船在接近火星表面过程中，绕火星做圆周运动，测得飞行速度为v，运行一周的时间为T，则依据返回的信息： 你能够估测出火星的半径吗？ 得 能够估测出火星的质量吗？ 由 能够估测出火星的密度吗？ 包裹着勇气号的气囊，飞落在火星表面，弹跳起来的高度约为10层楼高，由此你能够估测出火星表面的重力加速度吗？ 总结：卫星运动问题是高中物理难点课题之一，有关问题的正确分析和处理，有赖于对万有引力定律、匀速圆周运动的加速度an、线速度v、角速度（或周期T）之间的关系；及对发射速度、环绕速度的正确理解

12、和认识。 卫星绕地球做匀速圆周运动所需向心力为地球对卫星的万有引力： （1） 根据牛顿第二定律及匀速圆周运动规律又有： （2） 研究一般匀速圆周运动的问题，特别是当向心力为弹力、静摩擦力时，对（2）式中各关系进行分析讨论，可以认识到，它们彼此并不矛盾。当v一定时，Fn（an）与r成反比；当一定时（T一定），Fn（an）与r成正比。这里由于向心力具有应变力特点，它可以根据需要调整自己的大小，从而维持确定圆周上不同线速度（角速度）的匀速圆周运动。 然而此结论并不适用于卫星运动问题。因为卫星绕地球做匀速圆周运动的向心力Fn，由此决定了Fn、v、（T）之间相互制约，任何一个均不能独立地变化。例如我们不

13、能保证半径r不变，而独立地增大或减小线速度。由： 有： （3） 由： 有： （4） 由： 有： （5） 即在确定的轨道上（r=R地h，h表示高度一定），卫星有确定的环绕线速度，确定的角速度，确定的周期，且r增v减减T增。明确了这些，有关问题就不难分析和理解了。 问题：地球是人类的摇篮，但是人类不安于永远趟在摇篮里。 我国已经制定了神州六号的登月计划。世界上各个国家为什么要花费大量的人力物力发展航天事业？ 为了探索宇宙的奥秘 为了发展高新科技、科学事业 为了发展经济、发展军事 为了给人类寻找第二个家园- 神州的未来是我们的，神州未来靠我们支撑，这是我们的责任，这是我们的机遇！我们是有勇气的对吗？

14、我们有能力对吗？我们应该站在高处，看到远处，干在实处。刻苦学习、学习、再学习！【模拟试题】 （1）家用吊扇对悬挂点有拉力作用，在正常转动时吊扇对悬挂点的拉力与它不转动时相比 A. 变大B. 变小C. 不变D. 无法判断 （2）1956年，李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用放射源进行了实验验证。次年李、杨两人为此获得诺贝尔物理学奖。的衰变方程是：其中是反中微子，它的电荷为零，静止质量可认为是零，则衰变产物的质量数和核电荷数分别为 A. 60，28B. 60，26C. 59，26D. 59，28 （3）用显微镜观察放在水中的花粉微粒的布朗运动，并追踪花粉微粒，每隔30s记下花

15、粉微粒的位置，然后用线段依次连接这些位置点，如图所示，则 A. 图中花粉微粒位置点的连线就是花粉微粒无规则运动的径迹 B. 图中花粉微粒位置点的连线就是水分子无规则运动的径迹 C. 此图说明了花粉分子的无规则运动 D. 花粉微粒的布朗运动是水分子无规则运动对花粉微粒碰撞造成的 （4）如图所示，将悬线拉至水平位置无初速释放，当小球到达最低点时，细线被一与悬点在同一竖直线上的光滑小钉子B挡住，对悬线被钉子挡住的前后瞬间进行比较（不计空气阻力，且细线未断），则 A. 小球的机械能不变 B. 小球的动能减小 C. 悬线的张力变小 D. 小球的向心加速度变小 （5）在地球赤道地区，宇宙射线中一颗带负电的

16、粒子竖直射向地面，它受到地球的磁场力方向为 A. 向东B. 向西C. 向南D. 向北 （6）甲、乙两种单色光分别垂直于界面由空气射入厚玻璃砖中，已知它们在玻璃砖中通过的时间，那么两种单色光的光子的能量关系是 A. B. C. D. 无法确定 （7）如图所示，a、b为交流电源的输入端，c、d为输出端，则输出电压大于输入电压的电路是 （8）一登山运动员用一单摆测量某山的海拔高度。操作如下：当他在海平面时，在一定时间内测出单摆全振动的次数为N次，当他到达山顶后，让单摆振动起来，在相同的时间内测出全振动的次数为N1次，则此山的海拔高度为（已知地球的半径为R，地球看作为质量均匀分布的球体） A. B.

17、C. D. （9）用以下仪器，尽可能精确地测量待测电阻Rx的阻值：A. 电动势E=3V、内阻r<1的电源一个 B. 内阻Rv=30k，刻度如图的电压表一个 C. 开关一个 D. 电阻值在10k20k范围内的待测电阻Rx一个 E. 导线若干 求：电压表的满偏电流Ig=_A。 在下边的线框内画出测量待测电阻Rx阻值的实验电路原理图。 待测电阻Rx的表达式为： Rx=_。（注明每个物理量的意义和符号） Rx的阻值在1020范围内时，仍使用这组仪器，能够用这种方法测量吗？ 答：_（选填“能”或“不能”）。 （10）将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形箱中，如图所示，在箱的上顶板和下底板装有压力传

18、感器，箱可以沿竖直轨道运动。当箱以a=2.0m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时，上顶板的传感器显示的压力为6.0N，下底板的传感器显示的压力为10.0N。（取g=10m/s2） 求：金属块m的质量是多大？若上顶板传感器的示数是下底板传感器的示数的一半，则箱子的加速度是多大？ （11）如图所示，在半径为R的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。三个点P、M、N均匀地分布在圆周上，有三对电压相同、相距为d的平行金属板，它们分别在这三点与圆相切，而且在相切处的极板上分别留有缝隙。一个质量为m，带电量为+q的粒子，从点Q由静止开始运动，经过一段时间恰能回到点Q（不计重力）。 在图上标出各极板的正负，并求出每对平行金属板上应加的电压为多少？