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1、1创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养基基础课4万有引力与航天万有引力与航天2创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养开普勒三定律开普勒三定律1.开开普普勒勒第第一一定定律律：所所有有的的行行星星绕太太阳阳运运动的的轨道道都都是是椭圆，太太阳阳处在在所所有有椭圆的的一个一个 上。上。2.开开普普勒勒第第二二定定律律：对于于每每一一个个行行星星而而言言，太太阳阳和和行行星星的的连线在在相相等等的的时间内内扫过的的 相等。相等。3.开普勒第三定律：所有行星的开普勒第三定律：所有行星的轨道的道的的三次方跟它的的三次方跟它的的二次的二次方的比方的比值都相等。都相等。知知识排
2、排查焦点焦点面面积半半长轴公公转周期周期3创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养万有引力定律及其万有引力定律及其应用用1.内内容容：自自然然界界中中任任何何两两个个物物体体都都相相互互吸吸引引，引引力力的的方方向向在在它它们的的连线上上，引引力力的的大小与物体的大小与物体的质量量m1和和m2的乘的乘积 ，与与它它们之之间距距离离r的的平平方方 。2.表达式：表达式：FG为引力常量：引力常量：G6.671011 Nm2/kg2。3.适用条件适用条件(1)公式适用于公式适用于 间的的相相互互作作用用。当当两两个个物物体体间的的距距离离远远大大于于物物体体本本身身的的大小大小时，物体可
3、，物体可视为质点。点。(2)质量分布均匀的球体可量分布均匀的球体可视为质点，点，r是是的距离。的距离。成正比成正比成反比成反比质点点两球心两球心间4创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养环绕速度速度7.9 km/s发射射环绕5创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养1.第二宇宙速度：第二宇宙速度：v211.2 km/s，是，是卫星星挣脱地球引力束脱地球引力束缚的的。2.第三宇宙速度：第三宇宙速度：v316.7 km/s，是，是卫星星挣脱太阳引力束脱太阳引力束缚的的。3.经典典时空空观(1)在在经典力学中，物体的典力学中，物体的质量是不随量是不随而改而改变的。的。(2)
4、在在经典典力力学学中中，同同一一物物理理过程程发生生的的位位移移和和对应时间的的测量量结果果在在不不同同的的参参考考系中是系中是 的。的。4.相相对论时空空观在狭在狭义相相对论中，同一物理中，同一物理过程程发生的位移和生的位移和对应时间的的测量量结果在不同的参考果在不同的参考系中是系中是的。的。第二、三宇宙速度第二、三宇宙速度时空空观最小最小发射速度射速度最小最小发射速度射速度运运动状状态相同相同不同不同6创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养1.思考判断思考判断(1)地面上的物体所受地球的引力方向一定指向地心。地面上的物体所受地球的引力方向一定指向地心。()(2)两物体两物体间
5、的距离的距离趋近于零近于零时，万有引力，万有引力趋近于无近于无穷大。大。()(3)第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度与地球的质量有关。量有关。()(4)地球同步地球同步卫星的运行速度大于第一宇宙速度。星的运行速度大于第一宇宙速度。()(5)发射探月射探月卫星的速度必星的速度必须大于第二宇宙速度。大于第二宇宙速度。()答案答案(1)(2)(3)(4)(5)小小题速速练7创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养2.(2016全国卷全国卷，14)关于行星运关于行星运动的的规律，下列律，下列说法符合史法符合史实的是的是()A.开普勒在牛开普勒在牛顿定律的基定律的基础上，上，导出了行星运出了行
6、星运动的的规律律B.开普勒在天文开普勒在天文观测数据的基数据的基础上，上，总结出了行星运出了行星运动的的规律律C.开普勒开普勒总结出了行星运出了行星运动的的规律，找出了行星按照律，找出了行星按照这些些规律运律运动的原因的原因D.开普勒开普勒总结出了行星运出了行星运动的的规律，律，发现了万有引力定律了万有引力定律解解析析在在天天文文观测数数据据的的基基础上上总结出出了了开开普普勒勒天天体体运运动三三定定律律，找找出出了了行行星星运运动的的规律，而牛律，而牛顿发现了万有引力定律。了万有引力定律。答案答案B8创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养9创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过
7、关核心素养培养答案答案C10创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养万有引力定律的理解及万有引力定律的理解及应用用1.万有引力与重力的关系万有引力与重力的关系地球地球对物体的万有引力物体的万有引力F表表现为两个效果：一是重力两个效果：一是重力mg，二是提供物，二是提供物体随地球自体随地球自转的向心力的向心力F向向，如，如图1所示。所示。图111创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养12创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养答案答案D13创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养14创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养答案答案A1
8、5创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养3.(多多选)宇宇航航员在在地地球球表表面面以以一一定定初初速速度度竖直直上上抛抛一一小小球球，经过时间t小小球球落落回回原原地地。若若他他在在某某星星球球表表面面以以相相同同的的初初速速度度竖直直上上抛抛同同一一小小球球，需需经过时间5t小小球球落落回回原原处。已已知知该星星球球的的半半径径与与地地球球半半径径之之比比为R星星R地地14，地地球球表表面面重重力力加加速速度度为g，设该星球表面附近的重力加速度星球表面附近的重力加速度为g，空气阻力不，空气阻力不计。则()A.gg15 B.gg52C.M星星M地地120 D.M星星M地地180
9、16创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养答案答案AD17创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养中心天体中心天体质量和密度的估算量和密度的估算18创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养19创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养【典典例例】(2017北北京京理理综，17)利利用用引引力力常常量量G和和下下列列有有关关数数据据，不不能能计算算出出地地球球质量的是量的是()A.地球的半径及重力加速度地球的半径及重力加速度(不考不考虑地球自地球自转)B.人造人造卫星在地面附近星在地面附近绕地球做地球做圆周运周运动的速度及周期的速度及周期C.月球月
10、球绕地球做地球做圆周运周运动的周期及月球与地球的周期及月球与地球间的距离的距离D.地球地球绕太阳做太阳做圆周运周运动的周期及地球与太阳的周期及地球与太阳间的距离的距离20创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养答案答案D21创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养计算中心天体的算中心天体的质量、密度量、密度时的两点区的两点区别(1)天体半径和天体半径和卫星的星的轨道半径道半径通通常常把把天天体体看看成成一一个个球球体体，天天体体的的半半径径指指的的是是球球体体的的半半径径。卫星星的的轨道道半半径径指指的的是是卫星星围绕天天体体做做圆周周运运动的的圆的的半半径径。卫星星的
11、的轨道道半半径径大大于于等等于于天天体体的半径。的半径。(2)自自转周期和公周期和公转周期周期自自转周期是指天体周期是指天体绕自身某自身某轴线运运动一周所用的一周所用的时间，公，公转周期是指周期是指卫星星绕中心天体做中心天体做圆周运周运动一周所用的一周所用的时间。自。自转周期与公周期与公转周期一般不相等。周期一般不相等。22创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养1.近近年年来来，人人类发射射了了多多枚枚火火星星探探测器器，对火火星星进行行科科学学探探究究，为将将来来人人类登登上上火火星星、开开发和和利利用用火火星星资源源奠奠定定了了坚实的的基基础。如如果果火火星星探探测器器环绕火
12、火星星做做“近近地地”匀匀速速圆周周运运动，并并测得得该探探测器器运运动的的周周期期为T，则火火星星的的平平均均密密度度的的表表达达式式为(k是一个常数是一个常数)()23创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养答案答案D24创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养2.(多多选)一一行行星星绕恒恒星星做做圆周周运运动，由由天天文文观测可可得得，其其运运行行周周期期为T，速速度度为v，引力常量引力常量为G，则()25创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养答案答案ACD26创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养3.(2016海海南南单科科，7)(
13、多多选)通通过观测冥冥王王星星的的卫星星，可可以以推推算算出出冥冥王王星星的的质量量。假假设卫星星绕冥冥王王星星做做匀匀速速圆周周运运动，除除了了引引力力常常量量外外，至至少少还需需要要两两个个物物理理量量才才能能计算出冥王星的算出冥王星的质量。量。这两个物理量可以是两个物理量可以是()A.卫星的速度和角速度星的速度和角速度 B.卫星的星的质量和量和轨道半径道半径C.卫星的星的质量和角速度量和角速度 D.卫星的运行周期和星的运行周期和轨道半径道半径27创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养答案答案AD28创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养1.物理量随物理量随轨道
14、半径道半径变化的化的规律律卫星运行参量的比星运行参量的比较与与计算算29创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养2.卫星的运行星的运行轨道道(1)赤道赤道轨道道(2)极地极地轨道道(3)其他其他轨道道注意：注意：轨道平面一定通道平面一定通过地球的球心。地球的球心。30创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养【典典例例】(2017全全国国卷卷，14)2017年年4月月，我我国国成成功功发射射的的天天舟舟一一号号货运运飞船船与与天天宫二二号号空空间实验室室完完成成了了首首次次交交会会对接接，对接接形形成成的的组合合体体仍仍沿沿天天宫二二号号原原来来的的轨道道(可可视为圆轨道
15、道)运行。与天运行。与天宫二号二号单独运行独运行时相比，相比，组合体运行的合体运行的()A.周期周期变大大 B.速率速率变大大C.动能能变大大 D.向心加速度向心加速度变大大31创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养答案答案C32创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养1.(2018山山东微微山山一一中中期期末末)(多多选)如如图2所所示示，a、b、c是是地地球球大大气气层外外圆形形轨道道上上运运行行的的三三颗人人造造地地球球卫星星，a、b质量量相相同同，且且小小于于c的的质量，量，则()A.b所需向心力最大所需向心力最大B.b、c周期相等，且大于周期相等，且大于a的
16、周期的周期C.b、c向心加速度相等，且大于向心加速度相等，且大于a的向心加速度的向心加速度D.b、c的的线速度大小相等，且小于速度大小相等，且小于a的的线速度速度图233创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养答案答案BD34创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养2.(多多选)如如图3所所示示，两两质量量相相等等的的卫星星A、B绕地地球球做做匀匀速速圆周周运运动，用用R、T、Ek、S分分别表表示示卫星星的的轨道道半半径径、周周期期、动能能、与与地地心心连线在在单位位时间内内扫过的的面面积。下列关系式正确的有下列关系式正确的有()图335创新设计创新设计课堂互动探究课前
17、双基过关核心素养培养答案答案AD36创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养3.(多多选)据据报道道，中中国国将将在在2017年年底底发射射全全球球首首颗专业夜夜光光遥遥感感卫星星“珞珞珈珈一一号号”01星星，在在2019年年发射射“珞珞珈珈一一号号”02星星。“珞珞珈珈一一号号”01星星搭搭载了了高高灵灵敏敏度度夜夜光光相相机机，其其精精度度将将达达到到地地面面分分辨辨率率100 m，夜夜间可可看看见长江江上上所所有有亮亮灯灯的的大大桥，获取取精精度度高高于于当当前前美美国国卫星星的的夜夜景景图片片。如如图4所所示示，设“珞珞珈珈一一号号”在在半半径径为R的的圆周周轨道道上上运运
18、行行，经过时间t，转过的的角角度度为。已已知知引引力力常常量量为G。下下列列说法法正正确确的的是是()图437创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养答案答案BCD38创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养4.(多多选)北北京京时间2017年年4月月20日日晚晚19时41分分，“天天舟舟一一号号”由由长征征七七号号遥遥二二运运载火火箭箭发射射升升空空，经过一一天天多多的的飞行行，于于4月月22日日12时23分分，“天天舟舟一一号号”货运运飞船船与与“天天宫二二号号”空空间实验室室顺利利完完成成自自动交交会会对接接。这是是“天天宫二二号号”自自2016年年9月月15日日
19、发射射入入轨以以来来，首首次次与与货运运飞船船进行行的的交交会会对接接。若若“天天舟舟一一号号”与与“天天宫二二号号”对接接后后，它它们的的组合合体体在在与与地地心心距距离离为r处做做匀匀速速圆周周运运动。已已知知匀匀速速圆周周运运动的的周周期期为T，地地球球的的半半径径为R，引引力力常常量量为G，根根据据题中中已已知知条条件件可可知知下下列列说法法正正确确的的是是()图539创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养40创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养答案答案AC41创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养42创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关
20、核心素养培养双星、三星模型双星、三星模型模型建构能力的培养模型建构能力的培养1.双星模型双星模型(1)定定义：绕公共公共圆心心转动的两个星体的两个星体组成的系成的系统，我，我们称之称之为双星系双星系统。如。如图6所示。所示。图643创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养44创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养图745创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养【例例】宇宇宙宙中中两两颗相相距距较近近的的天天体体称称为“双双星星”，它它们以以二二者者连线上上的的某某一一点点为圆心心做做匀匀速速圆周周运运动，而而不不至至因因为万万有有引引力力的的作作用用而而吸
21、吸引引到到一一起起。如如图8所所示示，某某双双星星系系统中中A、B两两颗天天体体绕O点点做做匀匀速速圆周周运运动，它它们的的轨道道半半径径之之比比rA rB1 2，则两两颗天天体体的的()A.质量之比量之比mAmB21B.角速度之比角速度之比AB12C.线速度大小之比速度大小之比vAvB21D.向心力大小之比向心力大小之比FA FB2 1图846创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养解解析析双双星星绕连线上上的的一一点点做做匀匀速速圆周周运运动，其其角角速速度度相相同同，周周期期相相同同，两两者者之之间的的万万有有引引力力提提供供向向心心力力，FmA2rAmB2rB，所所以以mA
22、mB21，选项A正正确确，B、D错误；由；由vr可知，可知，线速度大小之比速度大小之比vAvB12，选项C错误。答案答案A47创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养【针对训练】(2017广广州州执信信中中学学检测)(多多选)太太空空中中存存在在一一些些离离其其他他恒恒星星较远的的、由由质量量相相等等的的三三颗星星组成成的的三三星星系系统，通通常常可可忽忽略略其其他他星星体体对它它们的的引引力力作作用用。已已观测到到稳定定的的三三星星系系统存存在在两两种种基基本本的的构构成成形形式式(如如图9)：一一种种是是三三颗星星位位于于同同一一直直线上上，两两颗星星围绕中中央央星星在在同同一一半半径径为R的的圆轨道道上上运运行行；另另一一种种形形式式是是三三颗星星位位于于等等边三三角角形形的的三三个个顶点点上上，并并沿沿外外接接于于等等边三三角角形形的的圆形形轨道道运运行行。设这三三颗星的星的质量均量均为M，并，并设两种系两种系统的运的运动周期相同，周期相同，则()图948创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养49创新设计创新设计课堂互动探究课前双基过关核心素养培养答案答案BC
