第4章 第3节 人类对太空的不懈探索-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理必修第二册同步全程学习全书word（鲁科版）

第3节　人类对太空的不懈探索 学习目标 课标解读 1.了解人类对太空的认识过程及探索成就。 2.通过阅读教材,知道牛顿在前人基础上大综合的过程。 3.了解牛顿的万有引力定律的发展过程 1.利用人类对太空探索过程的学习,培养学生科学态度和责任。 2.通过学习我国在卫星发射方面的成就,激发学生的爱国热情。 3.感知人类探索宇宙的梦想,促使学生树立献身科学的人生价值观 一、古希腊人的探索 1.亚里士多德:地球在宇宙的中心静止不动,其他星体都围绕地球转动。 2.托勒密:对前人的观测成果和理论进行总结,提出了地心体系。 二、文艺复兴的撞击 1.哥白尼提出了日心说。 2.第谷·布拉赫的测量结果证明,托勒密与哥白尼的理论计算结果都与观测数据不相符。 3.开普勒提出行星运动的三大定律。 三、牛顿的大综合 牛顿在前人研究的基础上,逐步建立了万有引力定律,是物理学的第一次大综合,将地上的力学与天上的力学统一起来,进而形成了以牛顿三大运动定律为基础的力学体系。 四、人类“飞天”梦的实现 1.1957年10月苏联第一颗人造地球卫星上天;1961年 4月,世界第一艘载人宇宙飞船发射升空,苏联宇航员加加林成功完成了人类第一次环绕地球的飞行。 2.1969年7月美国“阿波罗十一号”将人类送上月球,阿姆斯特朗在月球上迈出了第一步。 3.我国在1970年发射了第一颗人造地球卫星“东方红一号”。 4.2003年10月15日,“神舟五号”载人飞船成功发射。 1.思考判断 (1)牛顿最早提出地心说的观点。(　×　) (2)第谷在自己观察的基础上提出行星运动三大定律。(　×　) (3)牛顿在前人的基础上将地上的力学和天上的力学统一起来。(　√　) (4)苏联是世界上最早成功发射人造卫星上天的国家。(　√　) 2.思维探究 (1)地心说和日心说是两种截然不同的观点,现在看来这两种观点哪一种是正确的? 答案:两种观点受人们意识的限制,是人类发展到不同历史时期的产物。两种观点都具有历史局限性,现在看来都是不完全正确的。 (2)月球受到的地球引力和地面上物体受到的地球引力有本质上的区别吗? 答案:没有。都是万有引力的作用。 要点一　双星问题 　宇宙中两颗靠得很近的天体构成一个“双星系统”,两颗天体以它们连线上的一点为圆心,做匀速圆周运动,两天体与圆心始终在同一条直线上。 (1)“双星系统”的动力学特点是什么? (2)“双星系统”的运动学特点是什么? 答案:(1)动力学特点:两颗天体间的万有引力提供它们做圆周运动的向心力。 (2)运动学特点:两颗天体绕着它们连线上的一点做圆周运动,所以它们的周期T是相等的,角速度ω也是相等的,又根据v=ωr,可得它们的线速度与轨道半径成正比。 1.双星 在宇宙的深处有一些天体靠得较近,与其他天体相距遥远,其他天体对它们的作用力可以忽略。若是两颗恒星组成这样的系统,则在万有引力作用下会绕着它们连线上的某一点共同转动,这样的两颗恒星称为双星。 2.双星问题特点 如图所示为质量分别是m1和m2的两颗相距较近的恒星。它们间的距离为L。此双星具有以下特点: (1)两星的运行轨道为同心圆,圆心是它们之间连线上的某一点。 (2)两星的向心力大小相等,由它们间的万有引力提供。 (3)两星的运动周期、角速度相同。 (4)两星的运动半径之和等于它们间的距离,即r1+r2=L。 3.双星问题的处理方法 双星间的万有引力提供了它们做圆周运动的向心力,即G=m1ω2r1=m2ω2r2,由此得出: (1)m1r1=m2r2,即某恒星的运动半径与其质量成反比。 (2)由于ω=,r1+r2=L,所以两恒星的质量之和m1+m2=。 [例1] 2017年8月28日,中科院南极天文中心的巡天望远镜观测到一个由双中子星构成的孤立双星系统产生的引力波。该双星系统以引力波的形式向外辐射能量,使得圆周运动的周期T极其缓慢地减小,双星的质量m1与m2均不变,则下列关于该双星系统变化的说法正确的是(　B　) A.双星间的间距逐渐增大 B.双星间的万有引力逐渐增大 C.双星的线速度逐渐减小 D.双星系统的引力势能逐渐增大 解析:万有引力提供向心力,由牛顿第二定律得=m1()2r1=m2()2r2=m1=m2,其中L=r1+r2,解得周期T=,周期减小,则双星间的间距L减小,万有引力增大,故A错误,B正确;双星间距减小的过程中,万有引力对双星做正功,双星系统的引力势能减小,又因为=,解得r1=,r2=,故v1=,v2=,可知双星的间距L减小,双星各自的线速度增大,故C、D错误。 双星模型要特别注意双星间的距离不是圆周运动的半径,这是与中心天体型的运动最大的不同。 [针对训练1] (多选)宇宙中两颗相距很近的恒星常常组成一个双星系统。它们以相互间的万有引力彼此提供向心力,从而使它们