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高中物理鲁科版 (2019)必修 第二册第3节 人类对太空的不懈探索学案及答案
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这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第二册第3节 人类对太空的不懈探索学案及答案，共3页。
1.了解“地心说”和“日心说”的内容及意义；了解开普勒行星运动定律的建立过程。
2.认识发现万有引力定律的过程和重要意义。
一．古希腊人的探索
(1)亚里士多德认为，地球在宇宙的中心静止不动，其他星体绕地球转动，很好地解释了天体升落的现象．
(2)阿波罗尼奥斯认为，行星沿某一圆周运动，该圆周的圆心沿另一圆周绕地球运动．
(3)托勒密提出了地心体系，可以解释已知天体的运动．
二．文艺复兴的撞击
(1)哥白尼提出了“日心说”．太阳是宇宙的中心，水星、金星、地球、火星、木星及土星都绕太阳做匀速圆周运动，月球是地球的卫星．
(2)第谷通过观测发现，托勒密与哥白尼的理论计算结果都与观测数据不相符．
(3)开普勒研究了第谷的观测数据，提出了三大定律．
三．牛顿的大综合
牛顿的万有引力定律是物理学的第一次大综合，它将地上的力学与天上的力学统一起来，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4日，苏联的人造地球卫星上天，震惊了世界．
(2)我国在1970年发射了第一颗人造地球卫星“东方红一号”，成为世界上第五个发射人造地球卫星的国家．
(3)1961年4月12日，世界上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．
(4)1969年7月20日，美国的“阿波罗十一号”宇宙飞船将人类送上了月球．当时，上亿人通过电视注视着走出登月舱的阿姆斯特朗．他在月球上迈出的一小步，却是人类迈出的一大步，实现了人类的“飞天”梦．
(5)1971年4月19日，苏联“礼炮一号”空间站成为人类进入太空的第一个空间站．
(6)1971年12月2日，苏联“火星三号”探测器在火星表面着陆．
(7)1981年4月12日，美国的第一架航天飞机“哥伦比亚号”成功发射．目前，科学家正在研究一种新型的航天器——空天飞机．
(8)2003年10月15日，“神舟五号”载人飞船成功发射，中国成为世界上第三个独立掌握载人航天技术的国家．
典例1、(2019·陕西咸阳期中)如图所示，“洞察”号火星探测器于2018年11月26日成功在火星表面着陆，据新闻媒体报道，“洞察”号火星探测器在着陆前的6分45秒，“洞察”号开始减速，加速度是地球表面重力加速度的12倍．已知火星半径约为地球半径的一半，火星质量约为地球质量的eq \f(1,9).由这些数据可推知，“洞察”号减速时的加速度与火星表面的加速度的比值为( )
A．3 B．9
C．27 D．81
解析：选C.由星体表面万有引力等于重力：mg＝eq \f(GMm,R2)，解得：g＝eq \f(GM,R2).已知火星半径约为地球半径的一半，火星质量约为地球质量的eq \f(1,9)，解得火星与地球表面重力加速度的比值为：g火∶g地＝4∶9，“洞察”号开始减速，加速度是地球表面重力加速度的12倍，所以“洞察”号减速时的加速度与火星表面的加速度的比值为27，故C项正确．
典例2、(多选)(2019·广东实验中学期末)我国已实现了载人航天飞行，并着手实施登月计划，在载人空间站围绕月球沿圆轨道运行时( )
A．宇航员所受合外力总为零
B．宇航员所受重力总为零
C．宇航员不能用弹簧测力计测量物体的重力
D．载人空间站离月球越远，宇航员所受到的重力越小
解析：选CD.宇航员所受合外力提供做圆周运动的向心力，A错误；宇航员处于失重状态，但宇航员仍受重力的作用，B错误；宇航员处于失重状态，不能用弹簧测力计测量物体的重力，C正确；根据eq \f(GMm,r2)＝mg可知，载人空间站离月球越远，即r越大，宇航员所受到的重力越小，D正确．
1.未来世界中，在各个星球间进行远航旅行将成为一件小事。某一天，小华驾驶一艘宇宙飞船绕一个不知名的行星表面做匀速圆周运动飞行，飞船只受到该行星引力的作用，已知万有引力常量为G，要测定该行星的密度，仅仅只需测出下列哪一个量( )
A.飞船绕行星运行的周期
B.飞船运行的轨道半径
C.飞船运行时的速度大小
D.该行星的质量
2．“嫦娥二号”是我国月球探测第二期工程的先导星．若测得“嫦娥二号”在月球(可视为密度均匀的球体)表面附近圆形轨道运行的周期T，已知引力常量为G，半径为R的球体体积公式V＝eq \f(4,3)πR3，则可估算月球的( )
A．密度 B．质量 C．半径 D．自转周期
3．(2019·辽宁鞍山期中)北京时间2018年11月1日23点57分，第41颗北斗导航系统卫星在西昌卫星发射中心发射成功，并进入地球同步轨道，它是北斗全球卫星导航系统(即北斗三号工程)的第17颗卫星，北斗三号工程将向“一带一路”国家和地区提供基本导航服务．下列关于这颗卫星在轨道上运行的描述正确的是( )
A．速度介于7.9 km/s与11.2 km/s之间
B．周期大于地球自转周期
C．加速度小于地面重力加速度
D．处于平衡状态
4．(多选)“神舟九号”飞船与“天宫一号”目标飞行器在离地面343 km的近圆形轨道上成功进行了我国首次载人空间交会对接．对接轨道所处的空间存在极其稀薄的大气．下列说法正确的是( )
A．为实现对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
B．如不加干预，在运行一段时间后，“天宫一号”的动能可能会增加
C．如不加干预，“天宫一号”的轨道高度将缓慢降低
D．航天员在“天宫一号”中处于失重状态，说明航天员不受地球引力作用
参考答案：1.选A。2.选A.3.选C.4.选BC.
1.了解“地心说”和“日心说”的内容及意义；了解开普勒行星运动定律的建立过程。
2.认识发现万有引力定律的过程和重要意义。
一．古希腊人的探索
(1)亚里士多德认为，地球在宇宙的中心静止不动，其他星体绕地球转动，很好地解释了天体升落的现象．
(2)阿波罗尼奥斯认为，行星沿某一圆周运动，该圆周的圆心沿另一圆周绕地球运动．
(3)托勒密提出了地心体系，可以解释已知天体的运动．
二．文艺复兴的撞击
(1)哥白尼提出了“日心说”．太阳是宇宙的中心，水星、金星、地球、火星、木星及土星都绕太阳做匀速圆周运动，月球是地球的卫星．
(2)第谷通过观测发现，托勒密与哥白尼的理论计算结果都与观测数据不相符．
(3)开普勒研究了第谷的观测数据，提出了三大定律．
三．牛顿的大综合
牛顿的万有引力定律是物理学的第一次大综合，它将地上的力学与天上的力学统一起来，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4日，苏联的人造地球卫星上天，震惊了世界．
(2)我国在1970年发射了第一颗人造地球卫星“东方红一号”，成为世界上第五个发射人造地球卫星的国家．
(3)1961年4月12日，世界上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．
(4)1969年7月20日，美国的“阿波罗十一号”宇宙飞船将人类送上了月球．当时，上亿人通过电视注视着走出登月舱的阿姆斯特朗．他在月球上迈出的一小步，却是人类迈出的一大步，实现了人类的“飞天”梦．
(5)1971年4月19日，苏联“礼炮一号”空间站成为人类进入太空的第一个空间站．
(6)1971年12月2日，苏联“火星三号”探测器在火星表面着陆．
(7)1981年4月12日，美国的第一架航天飞机“哥伦比亚号”成功发射．目前，科学家正在研究一种新型的航天器——空天飞机．
(8)2003年10月15日，“神舟五号”载人飞船成功发射，中国成为世界上第三个独立掌握载人航天技术的国家．
典例1、(2019·陕西咸阳期中)如图所示，“洞察”号火星探测器于2018年11月26日成功在火星表面着陆，据新闻媒体报道，“洞察”号火星探测器在着陆前的6分45秒，“洞察”号开始减速，加速度是地球表面重力加速度的12倍．已知火星半径约为地球半径的一半，火星质量约为地球质量的eq \f(1,9).由这些数据可推知，“洞察”号减速时的加速度与火星表面的加速度的比值为( )
A．3 B．9
C．27 D．81
解析：选C.由星体表面万有引力等于重力：mg＝eq \f(GMm,R2)，解得：g＝eq \f(GM,R2).已知火星半径约为地球半径的一半，火星质量约为地球质量的eq \f(1,9)，解得火星与地球表面重力加速度的比值为：g火∶g地＝4∶9，“洞察”号开始减速，加速度是地球表面重力加速度的12倍，所以“洞察”号减速时的加速度与火星表面的加速度的比值为27，故C项正确．
典例2、(多选)(2019·广东实验中学期末)我国已实现了载人航天飞行，并着手实施登月计划，在载人空间站围绕月球沿圆轨道运行时( )
A．宇航员所受合外力总为零
B．宇航员所受重力总为零
C．宇航员不能用弹簧测力计测量物体的重力
D．载人空间站离月球越远，宇航员所受到的重力越小
解析：选CD.宇航员所受合外力提供做圆周运动的向心力，A错误；宇航员处于失重状态，但宇航员仍受重力的作用，B错误；宇航员处于失重状态，不能用弹簧测力计测量物体的重力，C正确；根据eq \f(GMm,r2)＝mg可知，载人空间站离月球越远，即r越大，宇航员所受到的重力越小，D正确．
1.未来世界中，在各个星球间进行远航旅行将成为一件小事。某一天，小华驾驶一艘宇宙飞船绕一个不知名的行星表面做匀速圆周运动飞行，飞船只受到该行星引力的作用，已知万有引力常量为G，要测定该行星的密度，仅仅只需测出下列哪一个量( )
A.飞船绕行星运行的周期
B.飞船运行的轨道半径
C.飞船运行时的速度大小
D.该行星的质量
2．“嫦娥二号”是我国月球探测第二期工程的先导星．若测得“嫦娥二号”在月球(可视为密度均匀的球体)表面附近圆形轨道运行的周期T，已知引力常量为G，半径为R的球体体积公式V＝eq \f(4,3)πR3，则可估算月球的( )
A．密度 B．质量 C．半径 D．自转周期
3．(2019·辽宁鞍山期中)北京时间2018年11月1日23点57分，第41颗北斗导航系统卫星在西昌卫星发射中心发射成功，并进入地球同步轨道，它是北斗全球卫星导航系统(即北斗三号工程)的第17颗卫星，北斗三号工程将向“一带一路”国家和地区提供基本导航服务．下列关于这颗卫星在轨道上运行的描述正确的是( )
A．速度介于7.9 km/s与11.2 km/s之间
B．周期大于地球自转周期
C．加速度小于地面重力加速度
D．处于平衡状态
4．(多选)“神舟九号”飞船与“天宫一号”目标飞行器在离地面343 km的近圆形轨道上成功进行了我国首次载人空间交会对接．对接轨道所处的空间存在极其稀薄的大气．下列说法正确的是( )
A．为实现对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
B．如不加干预，在运行一段时间后，“天宫一号”的动能可能会增加
C．如不加干预，“天宫一号”的轨道高度将缓慢降低
D．航天员在“天宫一号”中处于失重状态，说明航天员不受地球引力作用
参考答案：1.选A。2.选A.3.选C.4.选BC.
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