高中物理人教版 (新课标)必修25.宇宙航行学案及答案

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高中物理必修二6.3 宇宙航行（1）【学习目标】1.会推导第一宇宙速度，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度；2.了解人造卫星的有关知识，知道近地卫星、同步卫星的特点；4. 培养学生探究问题的热情，乐于学习的品质．特别是“做一做”的实施，要通过教师的引导让学生体会成功的喜悦．【复习与课前预习】1、 万有引力公式：__________________2.、 黄金代换公式：_________________3、 第一宇宙速度的大小是___ ___;第二宇宙速度的大小是________;第三宇宙速度是__________;通过预习，你觉得本节中的困惑是什么?_____________________________________________________________________________________________________【课堂点拨与交流】一）宇宙速度1、第一宇宙速度的大小为__________,它是卫星________的环绕速度，也是卫星发射的_________速度；2、第二宇宙速度的大小为_______,它又叫脱离速度，它表示的意思为：当发射速度_____时，就会克服______的引力，离开地球，成为绕_______飞行的人造卫星或飞到其他星球上;3、第三宇宙速度又叫逃逸速度，大小为________,它表示为当发射速度大于_____时，物体会挣脱_______的束缚，飞到太阳系外，注：不同的星球所对应的三个宇宙速度会与地球的宇宙速度不同。例1、关于第一宇宙速度，下列说法错误的是 （ ）A、它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度；B、它是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度；C、它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度；D、它是卫星在椭圆轨道运行时近地点的速度；二）人造地球卫星1、近地卫星：轨道半径等于地球的半径，它的运行速度是_________,也是卫星的_______环绕速度，2、同步卫星：其特点是：①周期_____地球自转周期；T=24h;②角速度_____地球自转角速度；③轨道平面与赤道平面______;④所有同步卫星的轨道半径都______,他们距地面的高度_______，即他们处在______轨道上；如何正确的理解人造卫星的运行规律？（1）人造卫星绕地球做匀速圆周运动，则万有引力提供向心力，即：F万=F向，公式为：___________=ma=_________=_______=_______;①a=_______,可见随着轨道半径增大，卫星的向心加速度减小，向心力减小；②v=________,随着轨道半径的增大，卫星线速度 ；③w=________,随着轨道半径的增大，卫星的角速度 ；④T=_________,随着轨道半径的增大，卫星绕地球运行的周期 ，近地卫星的周期约为84.4min，其他卫星的周期都大于这个数值；（2）所有卫星的轨道平面都应 （3）人造卫星的超重与失重①人造卫星在发射，有一段加速运动；在返回时，有一段减速运动，这两个过程的加速度方向都是向上的，因而是 状态；②卫星在沿圆轨道运行时，由于万有引力提供向心力，所以处于 状态；因而与重力有关的仪器均不能使用，与重力有关的实验不能进行。如： 、 、 …bc地球a例2、如图所示，a、b、c是地球大气层外圆轨道上的三颗卫星，a、b的质量相等且小于c的质量，则 （ ）A、b所需的向心力最小；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的加速度；D、b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度；针对练习1、假如一做匀速圆周运动的人造卫星的轨道半径增加到原来的2倍，仍做匀速圆周运动，则（ ）A、根据公式v=rw可知卫星的线速度增加为原来的2倍；B、根据公式F=mv2/r可知卫星所需的向心力将减小到原来的1/2;C、根据公式F=GMm/r2可知地球提供的向心力将减为原来的1/4;D、根据上面B、C中的公式，卫星运行的线速度将减小为原来的/2；2、地球和月球的质量之比为81：1，半径之比为4：1，求：（1）地球和月球表面的重力加速度之比？（2）在地球上和月球上发射卫星所需要的最小速度之比？§6.3 宇宙航行（2）三）卫星变轨当卫星由于某种原因速度突然改变时（开启或关闭发动机或空气阻力作用），万有引力就不再等于向心力，卫星将做变轨运动。(1)、当卫星的速度突然增加时，,即万有引力不足以提供向心力，卫星将做_________运动，轨道半径变_____，但一旦进入新的轨道运行由知其运行速度要_____。(2)、当卫星的速度突然减小时，，即万有引力大于卫星所需的向心力，卫星将做_________运动，轨道半径变_____，进入新的轨道运行时由知其运行速度将_____。321PQ例3、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，将卫星送入圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，则卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，说法正确的是（ ）A、卫星在轨道3上的速率大于在轨道1的速率；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；D、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；四）经典力学的局限性1、经典力学在______、_________、_______范围取得巨大成就；2、经典力学的适用范围：只适用于 运动，不适用于 运动；只适用于 世界，不适用于 世界。例4、下列说法正确的是（ ）A、牛顿运动定律就是经典力学；B、经典力学的基础是牛顿运动定律；C、牛顿运动定律可以解决自然界中所有的问题；D、经典力学可以解决自然界中的所有问题【课外反馈与演练】1、2宇宙飞船和空间站在同一轨道上运行，若飞船与前面的空间站对接，飞船为了追上空间站，可以采取下列方法是（ ）A、飞船加速直到追上空间站，完成对接；B、飞船从原轨道减速至一个较低轨道，再加速追上空间站完成对接；C、飞船加速至一个较高轨道再减速追上空间站完成对接；D、无论如何都追不上空间站；3、地球同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星，则下列说法正确的是（ ）A、它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同的值；B、它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定值；C、它只能在赤道正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的值；D、它只能在赤道的正上方，且离地心的距离时一定的；4、2005年10月12日，我国成功的发射了搭载两名宇航员的“神舟六号”飞船，飞船轨道高度为343km，周期约为90分钟，在飞船进入圆形轨道飞行时，它的线速度大小是（ ）A、等于7.9km/s B、介于7.9km/s和11.2km/s之间C、小于7.9km/s D、介于7.9km/s和16.7km/s之间5、人造地球卫星以地心为圆心，做匀速圆周运动，关于其各物理量间的关系，下列说法正确的是（ ）A、半径越大，速度越小，周期越小 B、半径越大，速度越小，周期越大C、所有卫星的线速度均是相同的，与半径无关；D、所有卫星的角速度均是相同的，与半径无关；6、关于绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星，以下判断正确的是（ ）A、同一轨道上，质量大的线速度大；B、同一轨道上，质量大的向心加速度大；C、离地面越近的卫星线速度越大；D、离地面越远的卫星线速度越大；7、关于人造地球卫星及其中物体的超重、失重问题，下面说法正确的是（ ）A、在发射过程中向上加速时产生超重现象；B、在降落时向下减速产生超重现象；C、进入轨道时做匀速圆周运动，产生失重现象；D、失重是由于地球对卫星内物体的作用力减小而引起的；8、一颗赤道上空飞行的人造地球卫星，其轨道半径为r=3R(R为地球半径)，已知地球表面重力加速度为g,则该卫星的运行周期是多大？〖反思悟学〗 作业：课堂作业1-10,11，12选作