《宇宙航行》导学案(带答案)

1、 6/6宇宙航行导学案(带答案) 5宇宙航行 6经典力学的局限性问题导读 （命制教师：张宇强） 5宇宙航行 6经典力学的局限性问题导读 使用时间： 月 日 月 日 姓名 班级 【学习目标】 1、知道人造地球卫星的运行原理，会运用万有引力定律和圆周运动公式分析解答有关卫星运行的原因； 2、掌握三个宇宙速度，会推导第一宇宙速度； 3、简单了解航天发展史。 4、能用所学知识求解卫星基本问题。 【问题导读】认真阅读课本P44P51内容，并完成以下导读问题： 一、人造地球卫星 如图所示，当物体的 足够大 时，它将会围绕 旋转 而不再落回地面，成为一颗绕地球转动的 。一般情况下可认为 人造地球卫星绕地球做

2、 运动，向心力由地球对它的 提供，即G Mm r 2 = ，则卫星在轨道上运行的线速度v = 二、三个宇宙速度的比较 三、经典力学的成就和局限性 1、经典力学的成就 牛顿运动定律和万有引力定律在宏观、低速、弱引力的广阔领域，包括天体力学的研究中， 5宇宙航行6经典力学的局限性问题导读（命制教师：张宇强） 经受了实践的检验，取得了巨大的成就. 2、经典力学的局限性 （1）牛顿力学即经典力学，它只适用于、的物体，不适用于 和的物体。 （2）狭义相对论阐述了物体以接近光速运动时遵从的规律，得出了一些不同于经典力学的结论，如质量要随物体运动速度的增大而。 （3）20世纪20年代，建立了量子力学，它正确

3、描述了粒子的运动规律，并在现代科学技术中发挥了重要作用. （4）爱因斯坦的广义相对论说明在的作用下，牛顿的引力理论将不再适用. 预习检测： 1两颗卫星A、B的质量相等，距地面的高度分别为H A、H B，且H A 所需向心力（mv 2r ） 卫星需减速才能变轨。 【课上基础训练】 1、是否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线(非赤道)是共面的同心圆 B与地球表面上某一经度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 D与地球表面上的赤道线是共面的同心圆，但卫星相对地球是运动的 2在轨道上运行的人造地球卫星，若卫星上的

4、天线突然折断，则天线将（）A做自由落体运动 B做平抛运动 C和卫星一起绕地球在同一轨道上运行 D由于惯性沿轨道切线方向做直线运动 3当人造卫星绕地球做匀速圆周运动时，其绕行速度（） A一定等于7.9千米/秒B一定小于7.9千米/秒 C一定大于7.9千米/秒D介于7.911.2千米/秒 4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，将卫星送人同步椭圆轨 道3。轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所示， 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l上的速率 B卫星在轨道3上的

5、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5同步卫星在赤道上空同步轨道上定位以后，由于受到太阳、月球及其他天体的引力作用影响，会产生漂移运动而偏离原来的位置，若偏离达到一定程度，就要发动卫星上的小发动机进行修正。如图所示中A为离地面36000km的同步轨道，B和C为两个已经偏离轨道但仍在赤道平面内运行的同步卫星，要使它们回到同步轨道上，应( ) A使B适当减速B开使B适当加速 C使C适当减速D使C适当加速 6金星的半径是地球的0.95倍，质量为地球的0.82倍。那么， （

6、1）金星表面的自由落体加速度是多大？ （2）金星的第一宇宙速度是多大？ 5宇宙航行6经典力学的局限性课后拓展训练 【课后拓展训练】 1关于地球的第一宇宙速度，下面说法中正确的是( ) A它是人造地球卫星绕地球运行的最小速度 B它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度 C它是能使卫星进入近地轨道的最小速度 D它是能使卫星进入轨道的最大发射速度 2关于人造地球卫星及其中物体的超重、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同步卫星是指相

7、对于地面不动的人造地球卫星，则下面说法中正确的是( ) 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数值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的 C它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的数值 D它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的 4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，质量大的卫星线速度大 B同一轨道上，质量大的卫星向心加速度大 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 52003年8月29日，火星、地球和太阳处于三点一线，上演“火 星冲日”的天象奇观。这是6万年来火星距地球最

8、近的一次，与 地球之间的距离只有5576万公里，为人类研究火星提供了最佳 时机。如图所示为美国宇航局最新公布的“火星冲日”的虚拟图， 则有( ) A2003年8月29日，火星的线速度大于地球的线速度 B2003年8月29日，火星的线速度小于地球的线速度 C2004年8月29日，火星又回到了该位置 D2004年8月29日，火星还没有回到该位置 6如图所示的圆a、b、c，其圆心均在地球的自转轴线上，b、c 的圆心与地心重合，对卫星环绕地球做匀速圆周运动而言 ( ) A卫星的轨道可能为a B卫星的轨道可能为b C卫星的轨道可能为c D同步卫星的轨道只可能为b 7我国自行研制发射的“风云一号”“风云二

9、号”气象卫星的飞行轨道是不同的，“风云一号”是极地圆形轨道卫星，其轨道平面与赤道平面垂直，周期为了T1=12 h；“风云二 号”是同步卫星，其轨道平面就是赤道平面，周期为丁T224 h；两颗卫星相比 ( ) A“风云一号”离地面较高 B“风云一号”每个时刻可观察到的地球表面范围较大 C“风云一号”线速度较大 D若某时刻“风云一号”和“风云二号”正好同时在赤道上某个小岛的上空，那么再过12小时，它们又将同时到达该小岛的上空 8关于我国发射的“亚洲一号”地球同步通迅卫星的说法，正确的是( ) A若其质量加倍，则轨道半径也要加倍 B它在北京上空运行，故可用于我国的电视广播 C它以第一宇宙速度运行 D

10、它运行的角速度与地球自转角速度相同 9地球上两相距很远的观察者，都发现自己的正上方有一颗人造卫星，相对自己静止不动，则这两位观察者的位置以及两颗人造卫星到地球中心的距离可能是( ) A一人在南极，一人在北极，观察不到此现象 B一人在南极，一人在北极，两卫星到地球中心的距离可以不等，但应成整数倍 C两人都在赤道上，两卫星到地球中心的距离一定相等 D两人都在赤道上，两卫星到地球中心的距离可以不等，但应成整数倍 10一颗人造地球卫星在离地面高度等于地球半径的圆形轨道上运行，其运行速度是地球 第一宇宙速度的倍。 11假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星，若它贴近该天体的表面做匀速 圆周运动的运

11、行周期T1，已知万有引力常量为G，则该天体的密度为。若这颗卫星距该天体表面的高度为h，测得在该处做圆周运动的周期为T2，则该天体的密度又可表示为。 121989年10月18日，人类发射的“伽利略”号木星探测器进入太空，行程37亿千米于1995年12月7日到达木星附近，然后绕木星运转并不断发回拍摄到的照片，最后耗尽所有备用燃料坠入木星大气层而销毁 (1)人类在地面上发射该探测器的速度应为（） A等于7.9 km/s B大于7.9 km/s而小于11.2km/s C大于11.2 km/s而小于16.7km/s D大于16.7 km/s (2)该探测器从1995年至2002年6年内绕木星运行了33圈

12、，若引力常量已知，则由此数据( ) A可计算出太阳的质量B可计算出木星的质量 C可计算出探测器的质量D以上三个质量均无法计算出来 131987年，美国摩托罗拉公司的专家率先提出了一个方案：在距地球表面780km 的太 空轨道上建立一个由77颗小卫星组成的星座，每条轨道上分布有11颗卫星，这种卫星系统称为铱卫星系统目前，有66颗铱卫星均匀分布在距离地面784km 的6条不同轨道上，假设这些卫星绕地球做匀速圆周运动，则它们在运动中具有相同的 ( ) A 圆心 B 速率 C 周期 D 加速度大小 14在飞船发射、绕地球做圆周运动和返回过程中，对于宇航员所受到的重力G 、支 持力F N 和万有引力F

13、，下面的判断正确的是 ( ) A 载人飞船在发射架上等待发射时F N G =F B 载人飞船发射离地竖直上升过程中F N G =F C 载人飞船绕地球做圆周运动时F G F N D 载人飞船返回舱在返回地面过程中F N G F 15星球上的物体脱离星球引力所需要的最小速度称为第二宇宙速度星球的第二宇 宙速度v 2与第一宇宙速度v 1的关系是v 2 2 v 1已知某星球的半径为r ，它表面的 重力加速度为地球表面重力加速度g 的16 ，不计其他星球的影响则该星球的第二宇宙速度为 ( ) A gr B 16gr C 13gr C 13 gr 16、假设地球的质量不变，而地球的半径增大到原来的半径的

14、2倍，那么从地球发射 人造卫星的第一宇宙速度的大小应为原来的 倍。 17、某人在一星球上以速率v 竖直上抛一物体，经时间t 物体以速率v 落回手中，已知 该星球的半径为R ，求这个星球上的第一宇宙速度 . 18、登月飞行器关闭发动机后在离月球表面112km 的空中沿圆形轨道绕月球飞行，周期 是120.5min 。已知月球半径是1740km ，根据这些数据计算月球的平均密度。 （G =6.6710-11Nm 2/kg 2） 第5节答案 课上基础训练 1CD 2.C. 3.B4.B 、D 5.A 、D 6.根据万有引力产生重力以及重力提供星体做圆周运 动的向心力求解。 【答案】：（1）由于万有引力产生重力，设金星和地球的半径、质量及星球表面的自由落体的落体的加速度分别为r 1、m 1、g 1、r 2、m 2、g 2。分别对金星和地球列两个方程： Gmm 1/21r = mg 1 Gmm 2/2 2r = mg 2 式得：22112122g r r m m g ?=8.9m/s 2。 (2)重力提供