高考物理一轮复习：万有引力与航天 教学设计

1、万有引力与航天 教学设计设计思想本节教学内容为万有引力定律在天文学上的应用，通过天体质量的“称量”与计算和发现未知天体，体现了万有引力定律对人类探索未知世界所起到的巨大作用，海王星和冥王星的发现，哈雷彗星的按时回归，又验证了万有引力的正确性和普遍适用性。本节内容在本章中是重点，是万有引力定律的应用与验证。通过创设物理情景，提出问题，激发学生学习热情。通过解决问题使学生体会科学美与科学的巨大作用，从而爱科学，学科学，用科学。教学目标【知识与技能】1了解万有引力定律在天文学上的重要应用，了解“称量地球质量”和“计算太阳质量”的基本思路，了解未知天体的发现过程。2理解行星、卫星作圆周运动的向心力是由

2、万有引力提供的。3会用万用引力定律计算天体质量，会计算星球周围的某位置的重力加速度。【过程与方法】1通过“称量地球质量”使学生体会间接测量的方法。2. 通过对“行星作圆周运动的向心力是由万有引力提供的”的理解，进一步理解物理学中采用的“近似”的思想来建立物理模型的思维方法。3. 通过对预言未知星体和彗星回归内容的了解，领略自然界的奇妙与和谐。增强将物理知识应用于实践的意识。4.通过天体质量和密度的计算，进一步认识物理模型和数学工具在物理学发展过程中的作用。【情感态度与价值观】1通过利用万有引力“称量”地球质量和计算天体质量，激发学生的好奇心和求知欲，体验探索未知世界的喜悦，从而使学生热爱科学2

3、.利用万有引力定律可以预言未知天体和彗星回归，让学生懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践的辩证唯物主义。知道实践是检验真理的唯一标准。3天体物理中具有对称的几何图形，体现了极强的形式美。教学重点重力加速度的计算，天体质量的计算教学难点 重力与万有引力之间的关系教学资源 多媒体 图片 地球仪 橡皮泥 过山车模型教法设计 自主探究 启发式教学教学过程教师活动学生活动设计意图表格：展示近几年高考的命题方向分析重力和万有引力的关系测量地球质量的方法重力加速度计算天体质量的方法发现未知天体小结 我们每个人都很关注自己的健康，时常拿来体重计来称一称自己的质量。那么，如果想要称量一下地球的质量，我们还能

4、用体重计、天平么？我们应该怎么来给地球称一下质量呢？板书：万有引力理论的成就基础知识回顾开普勒三大定律 （1） （2） （3） 在处理天体的运动问题时， 把天体的运动看成是 运动，其所需要的向心力由 提供其基本关系式为 在天体表面，忽略自转的情况下有 中心天体的质量公式（写出常用的二个即可） 中心天体的密度公式（写出常用的二个即可） 3卫星的绕行速度v、角速度、周期T与轨道半径r的关系(1)由Geq f(Mm,r2)meq f(v2,r)，得v ，则r越大，v越小(2)由Geq f(Mm,r2)m2r，得 ，则r越大，越小(3)由Geq f(Mm,r2)meq f(42,T2)r，得T ，则r

5、越大，T越大(4)由Geq f(Mm,r2)ma向，得a向 ，则r越大，a向越小4卫星变轨(1)由低轨变高轨，需 速度，稳定在高轨道上时速度比在低轨道 ，稳定在高轨道上时机械能比在低轨道 。(2)由高轨变低轨，需 速度，稳定在低轨道上时速度比在高轨道 ，稳定在低轨道上时机械能比在高轨道 。（3）某一点P既在圆轨道上，又在椭圆轨道上，在这两个轨道上，该点加速度 ；向心加速度 （4）卫星在同一个轨道上运行时，机械能一定 5宇宙速度(1)第一宇宙速度：推导过程为：由mgeq f(mv12,R)eq f(GMm,R2)得：v1eq r(f(GM,R) = km/s.第一宇宙速度是人造地球卫星的 速度，

6、也是人造地球卫星的 速度(2)第二宇宙速度：v2 km/s，使物体挣脱 引力束缚的最小发射速度(3)第三宇宙速度：v3 km/s，使物体挣脱 引力束缚的最小发射速度6.双星系统（1）各自所需的向心力由 提供（2）两颗星的 和 相同。（3）两颗星的轨道半径r1、r2与二者间距L之间的关系 （4）两颗星的轨道半径r1、r2之比等于 （5）两颗星的质量之和为 （用角速度w、间距L以及引力常量G表示） 自主思考、互相讨论结论：根据前面学过的万有引力定律，以及重力是由于地球的吸引而产生的这两点入手。学生自主讨论，老师有效提问进行小组展示学生根据常识回答：不同讨论，推理思考讨论，与地球表面的重力加速度的推

7、理方法相同。进一步思考自主思考、自主讨论，得出结论：行星、卫星做圆周运动，地球的万有引力提供向心力。自主思考、推理得出结论进行类比思考，得出结论：知道地球某个卫星做匀速圆周运动周期和这个卫星的运动半径即可。 阅读教材体会知识的力量，科学家的伟大。体会万有引力定律的巨大影响和无穷魅力在发现问题、提出问题的过程中，激发学生的求知欲。培养学生应用数学工具物理问题的能力，体会成功的喜悦，激发学习兴趣与学习愿望。激发学生热爱科学的情感。培养学生类比的思考方法激发学生的学习热情培养学生的逻辑思维能力和推理能力培养学生的解决问题的能力使学生懂得了实践是检验真理的唯一标准。还能领略自然界的奇妙与和谐。增强学生

8、将物理知识应用于实践的意识。体会宇宙的奥妙与神奇，领会知识的力量，激发学生的学习热情。板书设计命题点一：万有引力定律的理解及应用例1（2021全国乙卷T18）科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测，给出1994年到2002年间S2的位置如图所示。科学家认为S2的运动轨迹是半长轴约为（太阳到地球的距离为）的椭圆，银河系中心可能存在超大质量黑洞。这项研究工作获得了2020年诺贝尔物理学奖。若认为S2所受的作用力主要为该大质量黑洞的引力，设太阳的质量为M，可以推测出该黑洞质量约为（）A. B. C. D. 变式训练1（2021洛阳市二模T17）(多选)“雪龙号”南极考察船在由我国驶向南

9、极的过程中，经过赤道时测得某物体的重力是G1；在南极附近测得该物体的重力为G2；已知地球自转的周期为T，引力常数为G，假设地球可视为质量分布均匀的球体，由此可知()A地球的密度为eq f(3G1,GT2G2G1) B. 地球的密度为eq f(3G2,GT2G2G1)C当地球的自转周期为eq r(f(G2G1,G2)T时，放在地球赤道地面上的物体不再对地面有压力D当地球的自转周期为eq r(f(G2G1,G1)T时，放在地球赤道地面上的物体不再对地面有压力命题点二：卫星运行参量的分析例2 （2021届开封二模-T16）2021年10月17日，“神舟十三号”载人飞船出征太空。11月7日，航天员王亚

10、平成为中国首位进行出舱活动的女航天员。王亚平在中国空间站“天和”核心舱中一天可以看到16次日出日落。我国的北斗同步卫星也在太空为我们提供导航通信服务。下列正确的是（）A“神舟十三号”的发射速度为第二宇宙速度B“天和”核心舱围绕地球运动的速度为第一宇宙速度C“天和”核心舱围绕地球运动的周期是北斗同步卫星周期的D“天和”核心舱的向心加速度比北斗同步卫星的向心加速度大变式训练2（2021河南六市二质检T17）2020年7月31日，北斗三号全球卫星导航系统如图甲所示，建成暨开通仪式在北京举行。如图乙所示为55颗卫星绕地球在不同轨道上运动的图像，其中T为卫星的周期，r为卫星的轨道半径，1和2对应其中的两

11、颗卫星。下列说法正确的是（）Aa0与地球质量有关B图像的斜率与地球质量有关C卫星2的机械能大于卫星1的机械能D卫星2的向心加速度大于1的向心加速度命题点三：卫星变轨与对接例32021届十所名校联考-T17如图所示，一艘在火星表面进行科学探测的宇宙飞船，在经历了从轨道1轨道2轨道3的变轨过程后，顺利返回地球若轨道1为贴近火星表面的圆周轨道，已知引力常量为G，下列说法正确的是()A飞船在轨道2上运动时，P点的速度小于Q点的速度B飞船在轨道1上运动的机械能大于在轨道3上运动的机械能C测出飞船在轨道1上运动的周期，就可以测出火星的平均密度D飞船在轨道2上运动到P点的加速度大于飞船在轨道1上运动到P点的加速度命题点四：双星问题例4（20