7.4宇宙航行 导学案--高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.docx

物 理 组 新人教版高中物理必修二第七章 万有引力与宇宙航行4 宇宙航行教学目标1.理解人造地球卫星的最初构想。2.知道三个宇宙速度的含义,会推导第一宇宙速度。3.了解人造卫星有关知识,正确理解人造卫星做匀速圆周运动时,各物理量之间的关系。自主探究一、宇宙速度1.第一宇宙速度(first cosmic velocity):是卫星在附近(hR)绕地球做的速度。 2.第二宇宙速度(second cosmic velocity):使物体挣脱的束缚,成为绕太阳运行的人造行星的最发射速度。 3.第三宇宙速度(third cosmic velocity):使物体挣脱束缚的最发射速度。 二、人造地球卫星1.通信卫星(地球同步卫星):相对于地面是的,跟地球自转的卫星,同步卫星也叫卫星。 2.特点:定;定;定;定。 典型题例类型一 宇宙速度1.第一宇宙速度(环绕速度)：人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所具有的速度，也是人造地球卫星的最小发射速度2第二宇宙速度(脱离速度)：在地面上发射物体，使之能够脱离地球的引力作用，成为绕太阳运动的人造行星或绕其他行星运动的人造卫星所必需的最小发射速度11.2 km/s.3第三宇宙速度(逃逸速度)：在地面上发射物体，使之脱离太阳的引力作用，飞到太阳系以外的宇宙空间所必需的最小速度4在地面的发射速度7.9 km/s<v<11.2 km/s时，物体的运行轨迹不是圆，而是椭圆点睛：宇宙速度均指发射速度，卫星的环绕速度一定小于其发射速度.例1、(多选)下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是()A人造地球卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度7.9 km/sv<11.2 km/sB美国发射的凤凰号火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度C第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造小行星的最小发射速度D第一宇宙速度7.9 km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度练1、2013年6月11日，“神舟十号”飞船在酒泉卫星发射中心发射升空，航天员王亚平进行了首次太空授课。在飞船进入圆形轨道环绕地球飞行时，它的线速度大小()A等于7.9 km/sB介于7.9 km/s和11.2 km/s之间C小于7.9 km/sD介于7.9 km/s和16.7 km/s之间类型二 第一宇宙速度的定性分析和定量计算第一宇宙速度的定量计算方法1根据星球表面的重力加速度可计算它的第一宇宙速度，依据是mgm，第一宇宙速度v。2根据星球的近地卫星的运动情况可计算它的第一宇宙速度，依据是Gm，第一宇宙速度v。例2、2019年1月3日“嫦娥四号”探测器首次在月球背面软着陆，开展原位和巡视探测，让月球背面露真颜，设想嫦娥四号登月飞船贴近月球表面做匀速圆周运动，发射的月球车在月球软着陆后，自动机器人在月球表面上沿竖直方向以初速度v0抛出一个小球，测得小球经时间t落回抛出点，已知月球半径为R，万有引力常量为G，月球质量分布均匀，求：(1)月球表面的重力加速度；(2)月球的第一宇宙速度。练2、假设某绕月运行的探月卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面已知月球的质量约为地球质量的，月球的半径约为地球半径的，地球上的第一宇宙速度约为7.9 km/s，则该探月卫星绕月运行的速率约为()A0.4 km/s B1.8 km/sC11 km/s D36 km/s人造卫星的运动规律(1)人造卫星的线速度、角速度、周期均与人造卫星的质量无关(2)轨道半径越大，线速度越小，角速度越小，周期越长常用规律表达式：由Gm可得：v ，r越大，v越小由Gm2r可得：，r越大，越小由Gm2r可得：T2 ，r越大，T越大由Gma可得：a，r越大，a越小例3、北斗问天，国之夙愿我国北斗三号系统的收官之星是地球静止轨道卫星，其轨道半径约为地球半径的7倍与近地轨道卫星相比，地球静止轨道卫星()A周期大 B线速度大C角速度大 D加速度大练3、2018年2月12日12时03分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号”乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功将第二十八、二十九颗“北斗”导航卫星送入太空轨道。“北斗”卫星导航定位系统将由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成(如图所示)，30颗非静止轨道卫星中有27颗是中轨道卫星，中轨道卫星平均分布在倾角55度的三个平面上，轨道高度约为21 500公里，静止轨道卫星的高度约为36 000公里，地球半径约为6 400公里。已知0.53，下列关于北斗导航卫星的说法正确的是()A静止轨道卫星的向心加速度比中轨道卫星大B静止轨道卫星和中轨道卫星的线速度均大于地球的第一宇宙速度C中轨道卫星的周期约为12.7 hD地球赤道上随地球自转物体的向心加速度比静止轨道卫星大巩固提高1.人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,其速率是下列的哪种情况:A.一定等于7.9 km/sB.等于或小于7.9 km/sC.一定大于7.9 km/sD.介于7.911.2 km/s2.问题:a、b、c三轨道中可以作为卫星轨道的是哪一条?.卫星在轨道2上经过P点的加速度与卫星在轨道3上经过P点的加速度大小关系?卫星在轨道1上经过Q点的速度与卫星在轨道2上经过P点的速度大小关系?32019年5月17日，我国成功发射第45颗北斗导航卫星，该卫星属于地球静止轨道卫星(同步卫星)该卫星()A入轨后可以位于北京正上方B入轨后的速度大于第一宇宙速度C发射速度大于第二宇宙速度D若发射到近地圆轨道所需能量较少4“神舟十号”航天员王亚平在“天宫一号”进行了我国首次太空授课活动，在太空中王亚平演示了一些奇特的物理现象，如图所示是王亚平在太空舱中演示的悬浮的水滴关于悬浮的水滴，下列说法正确的是()A环绕地球运行的线速度一定大于7.9 km/sB水滴处于平衡状态C水滴处于超重状态D水滴处于失重状态5.a、b、c、d是在地球大气层外的圆形轨道上运行的四颗人造卫星其中a、c的轨道相交于P，b、d在同一个圆轨道上，b、c轨道在同一平面上某时刻四颗卫星的运行方向及位置如图所示下列说法中正确的是()Aa、c的加速度大小相等，且大于b的加速度Bb、c的角速度大小相等，且小于a的角速度Ca、c的线速度大小相等，且小于d的线速度Da、c有在P点相撞的危险6 2019年3月10日0时28分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功将“中星6C”卫星发射升空，卫星进入预定轨道“中星6C”卫星是一颗用于广播和通信的地球静止轨道通信卫星，离地面的高度大约为地球半径的6倍问：“中星6C”卫星的运行速度与第一宇宙速度之比大约为多少？5学科网（北京）股份有限公司