1、 第五节 宇宙航行 班级： 小组： 学生姓名：【学习目标】1.理解三个宇宙速度的意义，知其大小. 2.认识人造地球卫星的运行规律,会计算有关量. 3.了解人类航天事业的发展,树立探索太空科学的信念.【学法指导】理解三个宇宙速度的意义。【自主预习】1. 地球对周围的物体由_的作用，因而抛出的物体要 .但是抛出的初速度越大,物体就会飞得越 .如果没有 ,当速度足够大时,物体就不会落到地面上,将围绕地球运转,成为一颗绕地球运动的 .2. 第一宇宙速度的表达式是 ,如果地面附近物体与地球间的万有引力近似等于重力,则第一宇宙速度还可表示为 ,其值为 .3. 要使人造卫星绕地球运行,它进入地面附近的轨道速
2、度必需等于或大于 _km/s，并且小于 km/s;要使卫星脱离地球引力不再绕地球运行，成为人造行星，必须使它的速度等于或大于 km/s；要想使它飞到太阳系以外的地方去，它的速度必须等于或大于 km/s.牛顿的思考与设想：1、抛出的物体速度v 越大，落地点越远，速度不断增大，将会出现什么结果？2、牛顿根据自己的设想草拟了一幅极富创意的人造卫星原理图。试画出草图，并给小组成员复述。3、平抛的物体速度v 逐渐增大，物体的落地点如何变化？4、速度达到一定值后，物体能否落回地面？5、若不能，此速度必须满足什么条件？6、此速度再增大，又会出现什么现象？7、此抛出的物体速度增大到何种程度才能绕地球做圆周运动
3、？【自主探究】问题1. 1、抛出的石头会落地，为什么卫星、月球没有落下来？2、卫星、月球没有落下来具备什么条件？【合作探究】1、所有卫星绕地球运动的圆轨道有什么共同点？为什么？2.卫星在任意轨道上，r与线速度v、角速度w、周期T的关系各是什么？3、什么是同步卫星，它局里地面的高度是地球半径的多少倍？【拓展延伸】【例题1】一颗卫星在离地高度等于地球半径的轨道上运转，计算其环绕速度和周期.(用你学过的知识解答,需要的数据请自己设法查找) 解析：【训练1】某中子星的质量大约与太阳质量相等，为2.01030kg，但是它的半径只有10km,求：（1） 此中子星表面的自由落体加速度。图67123PQ（2）
4、贴近中子星表面，沿圆轨道运行的小卫星的速度.【例题2】发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道1,然后经点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火,将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图67所示，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（ ）A.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速度B.卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度C.卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度图68b地球acD.卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度【训练2】如图68所示，a、b、c是地球大气层外圆轨道上
5、运动的三颗卫星，a和b质量相等且小于c的质量，则（ ）A.b所需向心力最小B.b、c的周期相同，且大于a的周期C. b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度D. b、c的线速度大小相等，且小于周期a的向心加速度【我的疑惑】【思维导图】【自测反馈】1.人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其速度是下列的（ ）A.一定等于7.9km/sB. 等于或小于7.9km/s C. 一定大于7.9km/s D.介于7.9km/s 11.2km/s2.同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星（ ）A.它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可以按需要选择不同值B.它可以在地面上任一点的正上方，但离地心
6、的距离是一定的C.它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可以按需要选择不同值D.它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的3.卫星绕地球做匀速圆周运动，若卫星的天线突然折断，关于折断的天线的运动，下面说法中正确的是（ ）A.天线做匀速直线运动 B.天线做平抛运动C.天线做自由落体运动D.天线做匀速圆周运动4.地球的半径为R,质量为M，地面附近的重力加速度为g，万有引力恒量为G，则靠近地面而运转的人造卫星的环绕速度为（ ）A. B. C. D. 5.关于人造地球卫星的向心加速度的大小与圆周运动半径的关系，下面说法中正确的是（ ） A.由公式Fm2r得向心力的大小和半径成正比B.由公式得向心力的大
7、小和半径成反比C.由公式F=mv得向心力的大小和半径无关D.由公式得向心力的大小和半径的平方成反比6.我国于1986年2月1日成功发射了一颗实用地球同步卫星，于2003年10月15日又成功发射了“神舟五号”载人飞船，飞船在太空中飞行了21h，环绕地球运转了14圈，又顺利地返回地面，那么此卫星与飞船在轨道上正常运转比较（ ）A.卫星运转周期比飞船大B.卫星运转速率比飞船大C.卫星运转加速度比飞船大D. 卫星离地高度比飞船大7.质量为m的人造地球卫星，做匀速圆周运动。它离地面等于地球半径R，地面上的重力加速度为g.则卫星的（ ）下列说法中正确的是（ ）A.周期为B.加速度为g/2 C.动能为mgR
8、/8 D.速度为 8.美国天文学家于2005年7月29日宣称他们发现了第十大行星，并暂命名“2003UB313”.从地球上看，第十大行星永远在太阳的“背面”，永远与太阳、地球在一条直线上。因此。人类一直很难发现它。由以上功能信息可以确定（ ）A.这颗行星的轨道半径与地球相等B.这颗行星的半径等于地球的半径C. 这颗行星绕太阳公转的周期与地球相同 D. 这颗行星的自转周期与地球相同9.有两颗人造卫星，它们是我质量之比是m1:m2=2:1,轨道半径之比是r1:r2=3:1,那么，它们所受向心力大小之比F1:F2= ;它们的运行速率之比v1:v2= ;它们的向心加速度之比a1:a2= ；它们的周期之
9、比T1:T2= . 10.发射人造地球卫星时，人造地球卫星绕地球运行的周期不得低于_min11.试求地球同步卫星离地面的高度.（地球质量M=5.981024kg,半径R=6.37106m,自转周期T=24h,G=6.6710-11N.m2/kg2）12.1900年3月，紫金山天文台将1965年9月20日发现的第2752号小行星命名为“吴健雄星”，其直径为32km.如果该小行星的密度和地球密度相同,则该小行星的第一宇宙速度是多少?(已知地球半径R=6400km，取地球第一宇宙速度为v1=8km/s) 13.一颗人造卫星在离地面高度等于地球半径的圆形轨道上运行，已知卫星的第一宇宙速度是v1=7.9km，问：（1）这可卫星运行的线速度多大？（2）它绕地球运动的向心加速度多大？（3）质量为1kg的仪器放在卫星内的平台上，仪器的重力多大？它对平台的压力多大？【课后作业】问题与练习：1、2、3