高一物理第六章万有引力与航天《五、宇宙航行》学案

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1、第六章万有引力与航天《五、宇宙航行》学案班级姓名日期：2015/3/2【学习目标】1．了解人造卫星的有关知识，了解卫星的发射原理；2．知道三个宇宙速度的含义及数值，会用两种基本方法推导第一宇宙速度；3．理解人造地球卫星的轨道半径与速度、角速度、周期的关系（r、T、v、ω四个量的关系）；4．理解人造卫星的失重现象及人造卫星的应用知识，知道同步卫星的有关知识；5．能运用牛顿第二定律、万有引力定律及匀速圆周运动的规律解决卫星运动的有关问题。【学习内容】（一）宇宙速度1．第一宇宙速度设地球的质量为M=5.89×1024km，绕地球表面附近做匀速圆周运动的飞行器的质量为m，地球半

2、径为r=6400km，g=9.8m/s2，则飞行器的速度v为多少？第一宇宙速度的含义：2．第二宇宙速度3．第三宇宙速度（二）关于人造地球卫星1．人造地球卫星的轨道和运行速度2．人造地球卫星的失重问题3．同步轨道卫星思考题：如果知道同步卫星的周期为T，地球的质量M，引力常量G，地球半径R地，能否算出同步卫星的高度H？4．人造地球卫星的应用领域：【例题讨论】1．我们知道，卫星轨道离行星越远，其运动速度越小。现在我们又得到一个结论：卫星的发射速度越大，其运行轨道离地面越远。这两者是否矛盾呢？为什么向高轨道发射卫星比向低轨道发射要困难？2．某无人飞船“神舟二号”曾在离地面高度H

3、=3.4×105m的圆轨道上运动了47h，求这段时间里它绕地球多少周？已知地球半径R=6.37×103km，地球表面的重力加速度g=9.8m/s2。3．(较难，选学)我国发射“神舟”号飞船时，先将飞船发送到一个椭圆轨道上，其近地点M跟地面200km，远地点N跟地面340km，进入该轨道正常运行时，在M、N两点卫星速度分别为v1、v2，运行到N点时地面指挥部发出指令，点燃飞船上的发动机，使飞船在短时间内加速后进入离地面340km的圆形轨道，开始绕地球做匀速圆周运动，这时飞船的速度为v3，如图所示，比较飞船在M、N、P三点正常运行时（不包括点火加速阶段）的速度大小和加速度大

4、小，下列结论正确的是（）A．v1>v3>v2，a1>a3>a2B．v1>v2>v3，a1>a2=a3C．v1>v2=v3，a1>a2>a3D．v1>v3>v2，a1>a2=a2【课堂训练】1．关于地球的第一宇宙速度，下列说法中正确的是（）A．它是人造地球卫星绕地球运动的最小速度B．它是近地圆形轨道上人造卫星的运行速度C．它是能使卫星进入近地轨道的最小速度D．它是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度2．关于人造卫星及其中物体的f超重、失重问题，下列说法中正确的是（）A．在发射过程中向上加速度时产生超重现象B．在降落过程中向下减速时产生超重现象C．进入轨道时做匀速圆周运动，产

5、生失重现象D．失重是由于地球对卫星内物体的作用力减小而引起的3．关于地球同步卫星，它们具有相同的（）A．质量B．高度Ｃ．向心力Ｄ．周期4．环绕地球做匀速圆周运动的卫星，其离地面越高，则卫星的（）A．线速度越大B．角速度越大C．向心加速度越小D．周期越大5．(课本题)金星的半径是地球的0.95倍，质量为地球的0.82倍，地球表面的重力加速度g=9.8m/s2，金星表面的自由落体加速度是多大？金星的第一宇宙速度是多大？第4页共4页《五、宇宙航行》【课后作业】1．可以发射一颗这样的人造卫星，使其圆轨道（）A．与地球表面上某一纬度（非赤道）是共面的同心圆B．与地球表面上某一经度

6、线所决定的圆是共面的同心圆C．与地球表面上赤道线是共面的同心圆，且卫星相对地球表面是静止的abc地球轨道D．与地球表面上赤道线是共面的同心圆，但卫星相对地球是运动的2．人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为R，线速度为v，周期为T，若要使卫星的周期变为2T，可能的办法是（）A．R不变，使线速度变为v/2B．v不变，使轨道半径变为2RC．轨道半径变为RD．无法实现3．a、b、c是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，a、b质量相同，且小于c的质量，则（）A．b所需向心力最小B．b、c的线速度相等，且小于a的线速度C．b、c的向心加速度相等，且大于a的向心加

7、速度D．b、c周期相等，且大于a的周期4．(选学)如图在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道I，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道II，则（）A．该卫星的发射速度必定大于11.2km/sB．卫星在同步轨道II上的运行速度大于7.9km/sC．在轨道I上，卫星在P点速度大于在Q点的速度D．卫星在Q点通过加速实现由轨道I进入轨道II5．假设地球的质量不变，而地球的半径增大到原来的半径的2倍，那么从地球发射人造卫星的第一宇宙速度大小应为原来的多少倍？6．已知地球半径R=6.4×106m，地球质量M=6.0×1024kg