物理必修ⅱ人教新課標6.5宇宙航行教案

1、第五節(jié)宇宙航行學(xué)習(xí)目標課標要求1. 知道人造衛(wèi)星運動的規(guī)律，會解決涉及人造衛(wèi)星運動的較簡單的問題2. 知道三個宇宙速度的含義和數(shù)值，會推導(dǎo)第一宇宙速度重、難點1. 理解第一宇宙速度2. 掌握牛頓第二定律與萬有引力定律在圓周運動中的綜合運用鞏固基礎(chǔ)1.關(guān)于三種宇宙速度的說法正確的是（）A.第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的最小速度，大小為7.9km/sB.第二宇宙速度是11.2km/s，是衛(wèi)星脫離地球的束縛, 而成為月球的衛(wèi)星的最小發(fā)射速度C.第三宇宙速度是16.7km/s 是衛(wèi)星飛到太陽系以外的宇宙空間去的最小速度D. 7.9km/s是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度2. 下列關(guān)于人造

2、衛(wèi)星的說法正確的是（）A. 人造衛(wèi)星的線速度與其質(zhì)量有關(guān)B. 人造衛(wèi)星的線速度與其軌道半徑的平方根成反比C. 軌道半徑相同的人造衛(wèi)星不會相撞 D. 人造衛(wèi)星的運行軌道一定與赤道面共面3. 兩顆人造地球衛(wèi)星的質(zhì)量比為1： 2，到地心的距離比為1： 3，則它們的（）A周期比為3： 1B線速度比為1： 3C向心加速度比為1： 9D向心力之比為9： 24. 人造衛(wèi)星以地心為圓心做勻速圓周運動，關(guān)于其各物理量間的關(guān)系，下面說法正確的是（） A、半徑越大，速度越小，周期越小B、半徑越大，速度越小，周期越大C、所有衛(wèi)星的線速度均是相同的，與半徑無關(guān)D、所有衛(wèi)星的角速度均是相同的，與半徑無關(guān)5. 人造衛(wèi)星在太

3、空運行中，天線突然折斷，天線將（）A. 繼續(xù)和衛(wèi)星一起沿原軌道運行 B. 做平拋運動，落向地球C. 由于慣性，沿軌道切線方向作勻速直線運動，遠離地球 D. 作自由落體運動，落向地球6.一顆質(zhì)量為 m的衛(wèi)星繞質(zhì)量為M的行星做勻速圓周運動，則衛(wèi)星的周期（）A. 與衛(wèi)星的質(zhì)量無關(guān)B.與衛(wèi)星軌道半徑的 3/2 次方成正比C.與衛(wèi)星的運動速度成正比D.與行星質(zhì)量的平方根成正比M7.在推導(dǎo)第一宇宙速度的公式vgR 時，下列必要的假設(shè)和理論依據(jù)有（）衛(wèi)星做半徑等于地球半徑的勻速圓周運動衛(wèi)星所受的重力提供其所需的向心力衛(wèi)星所受的萬有引力僅有一部分作為其所需的向心力衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)周期必須等于地球的自轉(zhuǎn)周期8. 地球

4、同步通訊衛(wèi)星是指相對于地面不動的人造地球衛(wèi)星，以下說法正確的是()A、它可以在地面上任一點的正上方，離地心的距離可以按需要選擇不同值B、它可以在地面上任一點的正上方，但離地心的距離是一定的C、它只能在赤道的正上方，且離地心的距離是一定的D、它只能在赤道的正上方，但離地心的距離可以按需要選擇不同值提升能力9. 發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點火，使其沿橢圓軌道2 運行，最后再次點火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3. 軌道 1、 2 相切于 Q點，軌道2、 3 相切于 P點，則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、 2、 3 軌道上正常運行時，以下說法正確的是A. 衛(wèi)星在軌道3 上的速率大于在軌道1 上

5、的速率B. 衛(wèi)星在軌道3 上的角速度大于在軌道1 上的角速度C. 衛(wèi)星在軌道1 上經(jīng)過 Q點時的加速度大于它在軌道2 上經(jīng)過 Q點時的加速度D. 衛(wèi)星在軌道2 上經(jīng)過 P點時的加速度等于它在軌道3 上經(jīng)過 P點的加速度10. 我國發(fā)射了一顆繞月運行的探月衛(wèi)星“嫦娥一號” 。設(shè)該衛(wèi)星的軌道是圓形的，且貼近月球表面。 已知月球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1/80 ，月球的半徑約為地球半徑的1/4 ，地球上的第 一 宇 宙 速 度 為7.9km/s， 則 該 探 月 衛(wèi) 星 繞 月 運 行 的 速 率 約 為 -km/s(保留兩位有效數(shù)字).11. 神舟五號載人飛船在繞地球飛行的第5 圈進行變軌，由原來的橢

6、圓軌道變?yōu)榫嗟孛娓叨萮=343 km 的圓形軌道 . 已知地球半徑R=6.37 103km，地面處的重力加速度g=10 m/s 2. 試導(dǎo)出飛船在上述圓軌道上運行的周期T 的公式 ( 用 h、 R、 g 表示 ) ，然后計算周期T 的數(shù)值 ( 結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).感悟經(jīng)典人造地球衛(wèi)星運行問題的幾個原則人造地球衛(wèi)星的運行問題的分析和求解， 需綜合運用萬有引力定律、 牛頓第二定律等力學(xué)規(guī)律及方法，分析與求解人造地球衛(wèi)星運行類問題遵從以下幾個原則。1軌道球心同面原則軌道球心同面原則，是說人造地球衛(wèi)星的運行軌道平面必通過地球球心。各種人造地球衛(wèi)星的運行軌道， 不論是圓還是橢圓， 其軌道平面一定通過

7、地球球心， 不存在軌道平面不通過地球球心的運行軌道。 但軌道平面不一定都與赤道平面重合， 目前常見的有與赤道平面重合的赤道軌道，若軌道上運行的衛(wèi)星的周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，衛(wèi)星相對地面靜止，這種衛(wèi)星主要用于通訊；有軌道平面與赤道平面垂直且經(jīng)過兩極的極地軌道，衛(wèi)星在繞地球圓周運行的同時還沿地球自轉(zhuǎn)方向從西向東轉(zhuǎn)動，其周期等于地球公轉(zhuǎn)周期，所以這種軌道也稱太陽同步軌道；還有軌道平面既不與赤道平面重合也不垂直的軌道的傾斜軌道。2軌道決定一切原則設(shè)地球質(zhì)量為 M、半徑為 R，一質(zhì)量為 m的人造地球衛(wèi)星在距地面 h 高度的軌道上做圓周運動，向心加速度為 a、線速度為 v、周期為 T。由牛頓第二定律和萬有

8、引力定律有：2GMmmvm( 2)2 (Rh)ma(Rh)2RhT由上式得：、。由此結(jié)果可以看出，衛(wèi)星運行的有關(guān)的參數(shù)僅僅取決于衛(wèi)星的軌道半徑。3近地衛(wèi)星三最原則所謂近地衛(wèi)星，是指在距地面的高度遠小于地球半徑軌道上運行的衛(wèi)星，此時Rh，h 0。在“ 2”中得出的幾個結(jié)果中，令h=0 得人造地球衛(wèi)星的幾個極值是：向心加速度最大：GM（ g 為地面的重力加速度）gamax環(huán)繞速度最大：R 2GMvmaxgR 7.9km / sR運行周期最?。篟3RTmin84 min22GMg4同步通訊衛(wèi)星五定原則同步通訊衛(wèi)星的軌道平面與地球的赤道平面重合，衛(wèi)星相對于地面靜止，其周期與地球自轉(zhuǎn)周期相等，即 T=24h，將 T 值代入“ 2”中各結(jié)論表達式可得：，再加上、在赤道平面內(nèi)、 與地球自轉(zhuǎn)方向同向共有五個確定原則。第五節(jié)宇宙航行答案： 1.CD2.B 3. D 4.B 5.A6