1、万有引力定律复习()一、教学目标：能综合运用所学知识解决具体问题二、教学重点：学科内知识的综合应用三、教学难点：跨学科知识的综合应用四、教学过程：（一）学科内综合【例题1】宇宙飞船以的加速度匀加速上升，在飞船中用弹簧秤测得质量为10kg的物体的视重为75N，若已知地球半径为6400km，求测量时飞船所处的位置距地面的高度（g为地面的重力加速度）。解：取物体为研究对象。它受到重力拉力的作用，由牛顿第二定律：得，又，【例题2】宇航员在一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出一小球，经过时间t，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为L。若抛出的初速度增大到2倍，则抛出点与落地点之间的距离为。已
2、知两落地点在同一水平面上，设星球的半径为R，万有引力常量为G，求该星球的质量。解：设抛出点的高度为，第一次平抛水平射程为，则：由于第二次抛出点的高度与第一次相同，则落地时间一样，所以第二次平抛水平射程为。则： 由两式得又因为由万有引力定律，由式可得（二）联系实际题【例题3】我国先后发射的“风云一号”和“风云二号”气象卫星，运行轨道不同。“风云一号”采用“极地圆形轨道”，轨道平面与赤道平面垂直，通过地球两极，每12小时巡视地球一周，每天只能对同地区进行两次观测；“风云二号”采用“地球同步轨道”，轨道平面在赤道平面内，能对同一地区进行连续观测。对于这两种不同轨道上运行的两颗气象卫星，在运行与观测时
3、： （ ）A“风云一号”卫星观测区域比“风云二号”卫星观测区域大B“风云一号”卫星轨道半径比“风云二号”卫星轨道半径大C“风云一号”卫星运行周期比“风云二号”卫星运行周期大D“风云一号”卫星运行速度比“风云二号”卫星运行速度大为了使极地圆形轨道平面与日地线的夹角即太阳的光照角不变，轨道平面须绕地球自转轴 旋转，这个旋转的角速度是： （ ）ABC D【解析】本题作为教材的延伸，从课本上学到的人造卫星的基本理论知识出发，结合地理学科的有关知识，对“风云一号”和“风云二号”气象卫星的不同工作用途及各自特点进行了分析。由题意可知“风云一号”和“风云二号”两颗卫星的周期分别为小时，小时。根据，可得，根据
4、，可得。可知周期较大的卫星，轨道半径较大，而沿极地形轨道运行的“风云二号”的观测范围较大。使用物理学中的角速度及地理学中的太阳日、恒星日的有关知识即可求解。正确答案为：D；C、D。地球HS【例题4】一组太空人乘太空穿梭机，去修理位于离地球表面的圆形轨道上的哈勃太空望远镜H。机组人员使穿梭机S进入与H相同的轨道并关闭推动火箭，而望远镜则在穿梭机前方数公里处，如图所示，设G为引力常数，而为地球质量。（已知：地球半径为）。在穿梭机内，一质量为的太空人的视重是多少？计算轨道上的重力加速度的值。计算穿梭机在轨道上的速率和周期。穿梭机须首先螺旋进入半径较小的轨道，才有较大的角速度以超前望远镜。用上题的结果
5、判断穿梭机要进入较低轨道时应增加还是减少其原有速率，解释你的答案。【解析】在穿梭机内，一质量为的太空人的视重为0。因为，所以，其中，。得。地球对穿梭机的万有引力提供向心力。有：，所以。由有，因引力做正功，动能增加，低轨道环绕速度大于原轨道环绕速度，又因为，则，从而获得较大的角速度，则可能赶上哈勃太空望远镜H。（三）跨学科渗透【例题5】已知地球半径，地球质量，引力常量。假定“神舟二号”无人飞船在离地面高的轨道上做匀速圆周运动。“神舟二号”无人飞船运行的周期和飞行速度分别约为：（ ）A80min 7.7103m/sB90min 7.7103m/sC85min 7.9103m/sD24h 7.910
6、3m/s若在“神舟二号”无人飞船的轨道舱中进行物理实验，下列实验仪器中仍然可以正常使用 的是： （ ）密度计；物理天平；电子秤；摆钟；水银气压计；水银温度计；多用电表。ABCD若在“神舟二号”无人飞船的轨道舱中进行空间生命科学实验，其中生长的植物具有的特 性是： （ ）A根向地生长，茎背地生长B根、茎都向地生长C根、茎都背地生长D根失去了向地生长特性，茎失去了背地生长特性由于空气阻力的作用，“神舟二号”无人飞船的返回舱在将要着陆之前，有一段匀速下落 的过程。设返回舱所受空气阻力与其速度的平方成正比，与其迎风面的截面积成正 比，比例系数为，返回舱的质量为，则在返回舱匀速下落的过程中所受空气阻力和 速度分别为： （ ）A BC D【解析】本题的第小题描述的是“神舟二号”在轨道上运行的规律及特性，第小题则是分析着陆前、匀速下落时的受力情况。由，得，由得飞船正常运行时，舱内一切物体都处于完全失重状态，因而凡工作原理与重力有关的仪器都不能使用。而水银温度计（液体的热胀冷缩）、多用电表（通电线圈在磁场力作用下的转动）仍可使用。地面上的植物，根的向地生长的茎背地生长是由于重力作用使生长素分布不均匀而产生的植物应激性现象。在“神舟二号”飞船的轨道舱中，植物处于完全失重状态，根就失去了向地生长特性，茎也失去了背地生长特性。返回舱匀速下落的过程中受力平衡，即得得答案：B；C；D；B