【中学教材全解】2020-2021学年人教版高中物理必修2-第6章-第5节-宇宙航行课时学案

第5节宇宙航行学习目标1.了解人造地球卫星的运行特点；2.学会处理涉及人造地球卫星运动的问题；3.知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度；4.感受人类对客观世界不断探究的精神和情感。自主学习1.牛顿在思考万有引力定律时就曾想过，从高山上水平抛出物体，速度一次比一次大，落地点。假如速度足够大，物体就，它将绕地球运动，成为。2.第一宇宙速度是物体在绕地球做匀速圆周运动的速度，大小为________km/s，第一宇宙速度是卫星的环绕速度，也是放射卫星的速度。3.其次宇宙速度是指将卫星放射出去使其克服，永久离开地球，即摆脱地球的束缚所需要的最小放射速度，其大小为km/s。4.第三宇宙速度是指使放射出去的卫星摆脱太阳引力的束缚，飞到外所需要的最小放射速度，其大小为km/s。5.人造地球卫星绕地球做圆周运动，其所受地球对它的供应它做圆周运动的向心力，则有：QUOTE===，由此可得QUOTE=，QUOTE=，QUOTE=。自我检测1.（多选）关于第一宇宙速度，下列说法正确的是（）A.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B.它是近地圆轨道上人造地球卫星的运行速度C.它是使卫星进入近地圆轨道的最小放射速度D.它是卫星在椭圆轨道上运行时在远地点的速度图6-5-12.（多选）如图6-5-1所示，QUOTE是在地球大气层外圆形轨道上运动的三颗卫星，QUOTE和QUOTE质量相等且小于QUOTE的质量，则（）图6-5-1A.QUOTE所需向心力最小B.QUOTE的周期相同且大于QUOTE的周期C.QUOTE的向心加速度大小相等，且大于QUOTE的向心加速度D.QUOTE的线速度大小相等，且小于QUOTE的线速度3.（单选）探测器绕月球做匀速圆周运动，变轨后在周期较小的轨道上仍做匀速圆周运动，则变轨后与变轨前相比（）A.轨道半径变小 B.向心加速度变小C.线速度变小 D.角速度变小课内探究一、宇宙速度1.抛出的石头会落地，为什么飞船及卫星会绕地球运动呢？2.平抛物体的初速度满足什么条件时，物体就不再落回地面？3.7.94.人造地球卫星的QUOTE与QUOTE的关系？卫星的运行速度：卫星的角速度：卫星的周期：卫星的向心加速度：说明：（1）对于绕地球运行的不同圆轨道卫星，其QUOTE只与其环绕半径QUOTE有关，但不同卫星所受向心力与其环绕半径QUOTE和质量均有关；（2）QUOTE与QUOTE的关系不仅适用于卫星绕地球的运动，也适用于绕其他天体运行的卫星或行星。例1（单选）在圆轨道上运行的质量为QUOTE的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径QUOTE，地面上的重力加速度为QUOTE，则下列说法中正确的是（）A.卫星运行的速度为QUOTEB.卫星运行的周期为4πQUOTEC.卫星的加速度为QUOTED.卫星的加速度为QUOTE例2有两颗人造卫星，都绕地球做匀速圆周运动，已知它们的轨道半径之比QUOTE=4∶1,则（1）卫星的线速度之比和角速度之比；（2）卫星的周期之比；（3）卫星的向心加速度之比。5.（1）什么是第一宇宙速度？第一宇宙速度有何特点？（2）请用至少两种方法推导第一宇宙速度的大小？方法一：方法二：拓展结论：放射速度、环绕速度及其与半径的关系。（1）放射速度：；环绕速度：。（2）放射速度与环绕速度不同，由QUOTE知：轨道半径越大，环绕速度，但放射速度。6.什么是其次宇宙速度、第三宇宙速度？拓展结论：（1）其次宇宙速度称为速度，第三宇宙速度称为速度。QUOTE7.9km/s是的放射速度，但却是的环绕速度。①7.9km/s<QUOTE<11.2km/s时，卫星的轨道是的，地球在上。②11.2km/s<QUOTE<16.7km/s时，卫星脱离地球的束缚，成为太阳系的一颗。③当QUOTE≥16.7km/s时，卫星摆脱太阳的引力，逃到太阳系以外去了。例3（单选）我国的“嫦娥二号”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QUOTE，月球的半径约为地球半径的QUOTE，地球上的第一宇宙速度约为7.9km/s，则该探月卫星绕月运行的速率约为（）A.0.4km/s B.1.8kmC.11km/s D.36k例4宇航员来到月球表面做“自由落体”试验，将一重物由距月球表面高QUOTE处自由释放，重物经时间t落到月球表面，设月球的半径为QUOTE，据上述信息求解：（1）飞船在月球表面四周绕月球做匀速圆周运动必需具有的速率；（2）飞船在月球表面绕月球做匀速圆周运动的最小周期。例5（单选）人类曾向木星放射“伽利略”号木星探测器，该探测器在太空中行程37亿千米并最终成功进入绕木星运行的轨道。此后不断发回拍摄到的照片，为人类近距离了解木星供应了大量的资料，则人类在地面上放射“伽利略”号的速度应为（）A.等于7.9km/sB.大于7.9km/s而小于11.2km/sC.大于11.2km/s而小于16.7km/sD.大于16.7km/s二、幻想成真阅读教材“幻想成真”部分，归纳在航空航天领域的成就。（1）世界成就：__________________________________________________________。（2）中国成就：______________________________________________________________。巩固练习1.（单选）人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其环绕速度可以是下列的哪些数据（）A.确定等于7.9km/sB.等于或小于7.9km/sC.确定大于7.9km/sD.介于7.9km/s~11.2km/s2.（单选）假如一颗做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增加到原来的2倍，且仍做圆周运动，则下列说法正确的是（）①依据公式QUOTE可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍②依据公式QUOTE可知卫星所需的向心力将减小到原来的QUOTE③依据公式QUOTE可知地球供应的向心力将减小到原来的QUOTE④依据上述②和③给出的公式，可知卫星运行的线速度将减小到原来的QUOTEA.①③ B.②③ C.②④ D.③④3.若取地球的第一宇宙速度为8km/s，某行星的质量是地球的6倍，半径是地球的1.