广州市物理高一教研活动资料广州市物理高一教研活动资料第三章 万有引力定律难点突破广州越秀外国语学校 谢肖霞一、广东高考模式改变前后的对比1、2006年-2011年高考物理试题万有引力定律部分（2006年第17题）宇宙中存在一些离其它恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽略其它星体对它们的引力作用。已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星在同一半径为 R 的圆轨道上运行；另一种形式是三颗星位于等边三角形的三个项点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行。设每个星体的质量均为m。 （1）试求第一种形式下，星体运动的线速度和周期。 （2）假设两种形式星体的运动周期相同，第二种形式下星体之间的距离应为多少（2007年第16题）土星周围有许多大小不等的岩石颗粒，其绕土星的运动可视为圆周运动。其中有两个岩石颗粒A和B与土星中心距离分别位rA=8.0104km和r B=1.2105km。忽略所有岩石颗粒间的相互作用。（结果可用根式表示）（1）求岩石颗粒A和B的线速度之比。（2）求岩石颗粒A和B的周期之比。（3）土星探测器上有一物体，在地球上重为10N，推算出他在距土星中心3.2105km处受到土星的引力为0.38N。已知地球半径为6.4103km，请估算土星质量是地球质量的多少倍？解：（本题考查考生对天体运动基本规律的认识和理解,考查理解能力、推理能力和应用数学处理物理问题的能力.）解:（1）设土星质量为M0,颗粒质量为m,颗粒距土星中心距离为r,线速度为v,根据牛顿第二定律和万有引力定律: 解得:。对于A、B两颗粒分别有: 和，得: （2）设颗粒绕土星作圆周运动的周期为T,则: 对于A、B两颗粒分别有: 和 得: （3）设地球质量为M,地球半径为r0,地球上物体的重力可视为万有引力,探测器上物体质量为m0,在地球表面重力为G0,距土星中心r0/=km处的引力为G0,根据万有引力定律: 由得： (倍) （2008年第12题）图是嫦娥一号奔月示意图，卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨，进入地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星，并开展对月球的探测，下列说法正确的是A发射嫦娥一号的速度必须达到第三宇宙速度B在绕月圆轨道上，卫星周期与卫星质量有关C卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比D在绕圆轨道上，卫星受地球的引力大于受月球的引力答案：C（2009年第5题）发射人造卫星是将卫星以一定的速度送入预定轨道，发射场一般选择在尽可能靠近赤道的地方，如图2这样选址的优点是，在赤道附近A地球的引力较大 B地球自转线速度较C重力加速度较大 D地球自转角速度较大答案：B（2010年第20题）答案：BD（2011年第20题）已知地球质量为M，半径为R，自转周期为T，地球同步卫星质量为m，引力常量为G，有关同步卫星，下列表述正确的是（ ） A、卫星距地面的高度为 B、卫星的运行速度小于第一宇宙速度C、卫星运行时受到的向心力大小为D、卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度答案：BD2、难度降低了从2007-2011年的试题我们可以看到万有引力定律考试的绝对难度降低了。3、题型改变了X科从2005-2007年都以计算题的形式出现，2008-2011年以选择题的形式出现。4、生源变化了 去年全省61万考生，选择理科的学生29万人。有的学校原来只有几个人十几个人选物理，现在有两个班三个班的学生选理科。也就是说现在高一的学生将来有三分之一到二分之一的学生学物理，所以学好必修模块的基础知识就显得很重要了。学物理的学生人数变多了，生源的结构也发生了很大变化，很多老师会感觉到学生的物理思维差了、计算能力差了、厌学的学生多了。既然我们的教学对象改变了，我们的教学方式也要有相应的改变。这点应该值得大家去深思。5、2011年高考的典型错误：错选A有25.66%：卫星距地面的高度误认为是卫星的轨道半径。错选C有25.77%：误认为地球的半径是万有引力公式里两个物体之间的距离。从这些典型的错误里我们可以看出，学生的基础知识掌握不牢固。还有就是我们高三的复习一定要回归课本,A答案是课本资料活页的内容。二、得分率2008年第12题:0.892009年第5题：0.792010年第20题：0.682011年第20题：0.49得分率为什么逐年降低呢？特别是2010年，基础的题目为什么得分率不高？这从另外的侧面反映出生源变化对高考的影响。2010年和2011年万有引力定律试题在当年的选择题的得分率都是最低，个人认为：1、 这部分的知识离学生的生活比较远，学生感觉陌生，造成一定的畏难情绪。2、 这部分的公式较多，学生反映记不住，在最后阶段没有办法面面俱到的情况下会首先选择放弃这部分知识。考试时间比较紧，三科合卷学生的思维转换有难度。3、 学生最怕做2011年这种只给出字母推导结论的题目，往往审题不清，推导的过程中容易出错。三、万有引力定律教学建议通过上面对前几年的考题分析后，我们在万有引力定律部分的教学中需要注意：第一、要重视物理学史部分的内容，可以采用学案导学的方式让学生回家上网查找相关的知识，课堂上可以采用知识竞赛的形式进行这部分的教学。第二、这部分的教学可以上网搜索神州八号飞船发射、天宫一号的发射等视频给学生看，创设情景，让学生感受到这部分知识离我们的生活也很近、多点形象的感知，让学生克服陌生感、克服畏难情绪。第三、要教会学生抓住和推导出其它的式子，在理解中推导和记忆会记得牢。第四、抓住万有引力定律解题的两个思路。1、本章的重点、难点重点：1、万有引力定律及其建立过程。2、人造卫星环绕速度和天体的质量的计算。难点：1、万有引力定律的发现过程。2、如何突破难点：一、万有引力定律的建立过程的教学设计 建议在教学中，通过启发式的设问，激发学生的兴趣与想像力，体会科学家们实事求是的态度、勇于探索的科学精神推动了认识发展。 （一） 人类对行星运动认识的发展过程 （二）追寻牛顿的足迹-万有引力思考的过程 受重力作用相对地面静止 若月球不受力 它将做匀速直线运动 若月球受重力，但没有切向速度 月球将落地 月球受地球的引力 向心力 月球绕地球做圆周运动受重力作用，水平抛出的速度足够大 猜想 猜想（三）月-地检验 ：这个大胆的想法如何由事实检验？ 用数据说明上述设想的正确性，牛顿的大胆设想经受了事实的检验。至此，平方反比律已经扩展到太阳与行星间、地球与月球间、地球与地面物体间。 （四）总结万有引力的发现过程，你从中受到什么启示？ 使学生体会：物理学的许多重大理论的发现，不是简单的实验结果的总结，它需要直觉和想像力、大胆的猜想和假设，再引入合理的模型，深刻的洞察力、严谨的数学处理和逻辑思维，常常是一个充满曲折和艰辛的过程。 （五）万有引力定律推导过程：1