万有引力与航天（复习课）复习目标知识与技能1、了解万有引力定律在天文学上的应用2、会用万有引力定律计算天体的质量和密度（两种方法）3、会用万有引力定律结合圆周运动知识分析双星或多星系统相关问题4、能应用万有引力定律及其它知识认识并分析卫星各类问题5、掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知识分析具体问题的方法过程与方法通过求解太阳、地球的质量及各类卫星相关问题，培养学生理论联系实际的运用能力情感态度与价值观通过介绍用万有引力定律发现未知天体的过程，使学生懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践的辨证唯物主义观点教学重点1、强化四种本部分必须掌握的运动模型2、应用四种模型分析解决各类问题教学难点1、自转模型及应用2、卫星变轨问题课时安排1课时教学方法讲授法讨论法教学过程一、引入教师活动：1、本部分内容高考分析（考点分布、考点考试频率）2、针对高频考点提炼模型（公转、自转、双星与椭圆轨道模型）（同时强化重点知识体系）二、讲解情景一：四颗地球卫星a、b、c、d的排列位置如图所示,其中a是静止在地球赤道上还未发射的卫星,b是近地轨道卫星,c是地球同步卫星,d是月球,已知地球半径R，同步卫星轨道半径r,地球表面重力加速度为g，第一宇宙速度为V1，万有引力常量为G,地球自转周期为T.问题1：卫星绕地球做圆周运动，圆心在哪一位置，请用G、M、轨道半径r，表示卫星的线速度v,角速度ω,周期T，向心加速度a n。
问题2：设近地卫星轨道半径为R，试求a与b的线速度之比，向心加速度之比。
（用R、r表示）问题3：请用题干中的已知量表示a、b、c的重力加速度与向心加速度。
（用G、M、R、r、g表示）问题4：在上述情景中，可用哪些量来表示地球质量和密度？（用G、T、R、r、V表示）问题5：若某一时刻，b、c相距最近，从此时开始计时，b、c相距最近和最远需经多长时间？(若T b和T 已知)问题6：地月系统可看作双星系统，设地球和月球质量分别为M、m，地月距离为L,试求地球、月球的轨道半径之比，线速度之比，向心加速度之比，请用已知量表示地球、月球的周期和轨道半径。
（用G、M、m、L表示）情景二：发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所示若已知地球半径为R，同步卫星的轨道半径为r3。
问题7：设在轨道1和2上经过Q点速度分别为v1,v2,在轨道2和3上经过p点速度分别为v3,v4,请比较四个速度的大小关系。
问题8：设在轨道1和2上经过Q点加速度分别为a1、a2,在轨道2和3上经过p点加速度分别为a3、a4,请比较四个加速度的大小关系。
问题9：若卫星在1、2、3轨道的周期分别为T1、T2、T3，若T3已知为T,请用所给量表示T1、T2的大小，并进一步比较三者大小关系。
问题10：卫星在1、2、3轨道的机械能分别为E1、E2、E3，卫星从1轨道变轨到3轨道，在这一过程，卫星的机械能如何变化？请比较三者大小关系。
课堂小结板书设计1、一种运动（匀速圆周运动）2、两个公式（万有引力等于重力；万有引力提供向心力）3、三个区别（自转与公转；环绕与运行；重力加速度与向心加速度）4、四个模型（公转、自转、双星与椭圆轨道模型）作业布置：1、练案习题与课后习题2、寻找相应天文资料，加强认识学情分析通过学生上交的学案来看，学生现在存在如下问题：1、对本部分内容中的定律（特别是开普勒第三定律）理解不到位，应用生搬硬套，出现不应该出现的错误。
2、不少学生能够对自转模型认识不到位或存在误区，主要在于圆周运动向心力的来源不清。
3、不少学生对双星或多星模型认识错误，讲它与公转模型混淆4、卫星问题中关于赤道表面物体、近地卫星和同步卫星不能很好的建立模型，区分不清5、不少同学对卫星中的变轨问题不能很好的分析并解决，特别是变轨中的能量问题认识不清课堂效果分析1、本节课能够结合学生所偏好的生活世界进行教学本节课努力引导学生多将书本中抽象的物理知识与现实生活中常见的物理问题联系在一起进行思考，突出思考的独立性，并学习对知识的迁移和举一反三的能力。
将复杂抽象的物理知识与现实生活身边的物理现象相联系，不仅可以提高学生的理解能力，还可以使学生在学习物理知识时感到轻松和愉悦。
2、本节课能够联系学生的现实生活进行教学本节课通过教师合理的引导，让学生在现实生活中寻找物理现象，用物理来解释生活常识，给新的物理知识找一个生活原型，从而来加深学生对物理知识的印象，便于理解新的物理知识。
可以调动学生学习的积极性，减轻学生的学业压力，并能较好的掌握知识。
3、本节课能够结合学生对未知领域知识的探索进行教学在本节课的教学中教师发散性地多问几个为什么，激发学生的思维能力，实行启发式教学。
建构主义者强调知识不是经验的表征而是一种假设，因此本节课给学生创设比较具体情境让学生自主的去探究和学习。
对于物理学习正是需要这样的探究精神，不断激发学生对未来生活的探寻，激发其求知欲望，不断提升自身，丰富科学。
万有引力与航天教材分析（人教版）一.整体分析“万有引力定律”是高中物理必修二第五章的内容。
这一章的知识内容与学生在必修一和必修二第四章的知识联系非常紧密。
既有运动学也有动力学。
特别是与第四章曲线运动中匀速圆周运动的知识联系紧密。
在曲线运动之后再学万有引力定律，这样的安排，使得知识的学习环环相扣，水到渠成。
二.章节分析1.知识地位：本章内容包括六小节，分别是行星的运动，太阳与行星间的引力，万有引力定律，万有引力的理论成就，宇宙航行，经典力学的局限性。
下面将对前面四节内容进行分析。
本章知识在整个高中物理知识中起到承上启下的作用，承上，是在学生学习了相互作用力，牛顿运动定律，曲线运动之后安排的；启下，为学生以后学习库仑力和带电粒子在磁场中的运动打下一定的基础。
在整个教材中所占比例较大，在高考中属于必考内容，就近几年的高考情况来看，这一部分内容一般以选择题的形式出现，主要考查学生的理解推理能力，所占分值为6分左右。
随着我国航天事业的飞速发展，这一部分内容成为热点知识，与现代科学技术的联系非常紧密，关于这一部分的科学素材也较多，如我国神州系列飞船的发射，北斗卫星的绕地球运行等。
通过了解学习这些素材更能使学生产生学习知识的浓厚兴趣，激发他们探索未知宇宙知识的热情，对学生以后的发展有一定的导向作用。
2.知识结构体系：这四节内容，按照万有引力定律的发现过程，以及万有引力定律的发现在人类自然科学中的地位和作用的顺序编排。
先讲开普勒三定律，再讲太阳与行星间的引力，接着讲万有引力定律，最后讲万有引力定律的理论成就，课程编排由浅入深，由知识的获得到知识的应用，逻辑条理分明，使得学生易于接受。
万有引力定律与航天时间：45分钟一、单项选择题1.2013年2月15日中午12时30分左右，俄罗斯车里雅宾斯克州发生天体坠落事件．一块陨石从外太空飞向地球，到A 点刚好进入大气层，由于受地球引力和大气层空气阻力的作用，轨道半径渐渐变小，则下列说法中正确的是( )A ．陨石正减速飞向A 处B ．陨石绕地球运转时角速度渐渐变小C ．陨石绕地球运转时速度渐渐变大D ．进入大气层陨石的机械能渐渐变大2．火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知( )A ．太阳位于木星运行轨道的中心B ．火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等C ．火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方D ．相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积3．如图，若两颗人造卫星a 和b 均绕地球做匀速圆周运动，a 、b 到地心O 的距离分别为r 1、r 2，线速度大小分别为v 1、v 2，则( ) A.v 1v 2＝r 2r 1 B.v 1v 2＝r 1r 2 C.v 1v 2＝(r 2r 1)2 D.v 1v 2＝(r 1r 2)2 4．(2015·天津卷)未来的星际航行中，宇航员长期处于零重力状态，为缓解这种状态带来的不适，有人设想在未来的航天器上加装一段圆柱形“旋转舱”，如图所示．当旋转舱绕其轴线匀速旋转时，宇航员站在旋转舱内圆柱形侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力．为达到上述目的，下列说法正确的是()A．旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越大B．旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越小C．宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越大D．宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越小5．(2015·四川卷)登上火星是人类的梦想，“嫦娥之父”欧阳自远透露：中国计划于2020年登陆火星．地球和火星公转视为匀速圆周运动，忽略行星自转影响．根据下表，火星和地球相比()行星半径/m质量/kg轨道半径/m地球 6.4×106 6.0×1024 1.5×1011火星 3.4×106 6.4×1023 2.3×1011B．火星做圆周运动的加速度较小C．火星表面的重力加速度较大D．火星的第一宇宙速度较大二、多项选择题6．(2015·新课标全国卷Ⅰ)我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行；然后经过一系列过程，在离月面4 m高处做一次悬停(可认为是相对于月球静止)；最后关闭发动机，探测器自由下落．已知探测器的质量约为1.3×103kg，地球质量约为月球的81倍，地球半径约为月球的3.7倍，地球表面的重力加速度大小约为9.8 m/s2，则此探测器()A．在着陆前的瞬间，速度大小约为8.9 m/sB．悬停时受到的反冲作用力约为2×103 NC．从离开近月圆轨道到着陆这段时间内，机械能守恒D．在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度7.发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1和2相切于Q点，轨道2和3相切于P点，设卫星在1轨道和3轨道正常运行的速度和加速度分别为v1、v3和a1、a3，在2轨道经过P点时的速度和加速度为v2和a2且当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时周期分别为T1、T2、T3，以下说法正确的是() A．v 1>v2>v3B．v1>v3>v2C．a1>a2>a3D．T1<T2<T38．(2015·广东卷)在星球表面发射探测器，当发射速度为v时，探测器可绕星球表面做匀速圆周运动；当发射速度达到2v时，可摆脱星球引力束缚脱离该星球．已知地球、火星两星球的质量比约为101，半径比约为2 1.下列说法正确的有()A．探测器的质量越大，脱离星球所需要的发射速度越大B．探测器在地球表面受到的引力比在火星表面的大C．探测器分别脱离两星球所需要的发射速度相等D．探测器脱离星球的过程中，势能逐渐增大三、计算题9.质量为m的登月器与航天飞机连接在一起，随航天飞机绕月球做半径为3R(R为月球半径)的圆周运动．当它们运动到轨道的A点时，登月器被弹离，航天飞机速度变大，登月器速度变小且仍沿原方向运动，随后登月器沿椭圆轨道登上月球表面的B点，在月球表面逗留一段时间后，经快速启动仍沿原椭圆轨道回到分离点A与航天飞机实现对接，如图所示．已知月球表面的重力加速度为g月．科学研究表明，天体在椭圆轨道上运行的周期的平方与轨道半长轴的立方成正比．(1)登月器与航天飞机一起在圆轨道上绕月球运行的周期是多少？(2)若登月器被弹离后，航天飞机的椭圆轨道的半长轴为4R，为保证登月器能顺利返回A点实现对接，则登月器可以在月球表面逗留的时间是多少？10．如图所示，质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速圆周运动，星球A和B两者中心之间的距离为L.已知A、B的中心和O点始终共线，A和B分别在O点的两侧．引力常量为G.(1)求两星球做圆周运动的周期；(2)在地月系统中，若忽略其他星球的影响，可以将月球和地球看成上述星球A和B，月球绕其轨道中心运行的周期记为T1.但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行周期为T2.已知地球和月球的质量分别为 5.98×1024kg和7.35×1022 kg.求T2与T1两者的平方之比．(结果保留3位小数)课后反思本节课为高三二轮复习课，我认为二轮复习的任务为落实突破本部分重难点，强化并梳理本部分知识脉络，同时不忘查缺补漏。