《万有引力定律与航天》第二节《万有引力定律的应用》学案.doc

万有引力定律的应用（二）【学习目标】1理解第一宇宙速度，了解第二、第三宇宙速度。2理解同步卫星的特点。3理解近地卫星的特点。重点难点：理解第一宇宙速度，理解同步卫星和近地卫星的特点。【阅读指导】请自主阅读课本P53P54内容填写优化方案P49“课前自主学案”内容【课堂教学】一、宇宙速度1第一宇宙速度（环绕速度）人造卫星近地环绕速度，它是人造卫星在地面表面环绕地球做匀速圆周运动时的线速度。推导方法：由，应用近地条件rR（R为地球半径），代入可得（GMgR2）。第一宇宙速度的意义：发射人造卫星时的最小速度，绕地做匀速圆周运动的人造卫星的最大运行速度。2第二宇宙速度（脱离速度）在地面上发射人造卫星，使之能够脱离地球的引力作用，成为绕太阳运行的人造行星所必须达到的最小发射速度，其大小为v11.2km/s。若卫星的发射速度7.9km/sv11.2km/s时，卫星的轨道是椭圆形的，地球处于椭圆的一个焦点上。3第三宇宙速度（逃逸速度）：在地面上发射人造卫星，使之能够脱离太阳的引力作用，飞到太阳系以外的宇宙空间所需的最小速度，其大小为v16.7km/s。【课堂练习】1（双选）（2011年成都高一检测）关于地球的第一宇宙速度，下列说法中正确的是（）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关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是()A第一宇宙速度又叫环绕速度B第一宇宙速度又叫脱离速度C第一宇宙速度跟地球的质量无关D第一宇宙速度跟地球的半径无关3（2011年郑州高一检测）假设地球的质量不变，而地球的半径增大到原来半径的2倍。那么从地球上发射人造卫星的第一宇宙速度的大小应为原来的（）A倍B倍C倍D2倍41989年10月18日，人类发射的“伽利略”号木星探测器进入太空，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，人类发射该探测器的发射速度应为（）A等于7.9 km/sB大于7.9 km/s而小于11.2 km/sC大于11.2 km/s而小于16.7 km/sD大于16.7 km/s二、同步卫星同步卫星是指在赤道平面内，以和地球自转角速度相同的角速度绕地球运动的卫星，同步卫星又叫通讯卫星。其特点包括：1同步卫星的运行方向与地球自转方向一致。2同步卫星的运转周期与地球自转同期相同，T24h。3同步卫星的轨道平面与赤道平面共面。4所有同步卫星的线速度大小均相等。5所有同步卫星的高度固定不变，离地面高度约3.6104km。综上所述，所有国家发射的同步卫星都在同一轨道上运动且都相对静止。【课堂练习】1（2011年高考北京理综卷）由于通信和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步轨道卫星，这些卫星的（）A质量可以不同B轨道半径可以不同C轨道平面可以不同D速率可以不同2（双选）据报道，我国数据中继卫星“天链一号01 星”于2008 年4 月25 日在西昌卫星发射中心发射升空，经过4 次变轨控制后，于5 月l 日成功定点在东经77赤道上空的同步轨道关于成功定点后的“天链一号01 星”，下列说法正确的是（）A运行速度小于7.9km/sB离地面高度一定，相对地面静止C绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度小D 向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等三、近地卫星近地卫星指的是卫星的半径等于地球半径，卫星做匀速圆周运动的向心力是万有引力。近地卫星的运动速度为第一宇宙速度，是绕地做匀速圆周运动的人造卫星的最大绕行速度。在地球赤道上与地球相对静止的物体，其圆周运动半径亦为地球半径，但它做圆周运动所需向心力仅是地球万有引力的一个分力。【课堂练习】1同步卫星的加速度为a1，地面附近卫星的加速度为a2，地球赤道上物体随地球自转的向心加速度为a3，则有（）Aa1a2a3 Ba3a2a1Ca2a3a1 Da2a1a3四、人造卫星的变轨问题由于人造卫星绕地运动所需向心力来源于地球的万有引力，即。若卫星由于某种原因使其速度v突然变化时，F万与不再相等。当F万时，卫星做近心运动；当F万时，卫星做离心运动。【课堂练习】1一卫星正绕地球做匀速圆周运动。现启动卫星的发动机使其速度增大，待它运动到距离地面的高度比原来大的位置，再定位使它绕地球做匀速圆周运动，成为另一轨道上的卫星。该卫星在后一轨道与在前一轨道相比 ( )A速度增大 B加速度增大 C周期增大 D机械能变小22008年9月25日，我国成功发射了“神舟七号”载人飞船。假设飞船绕地球做匀速圆周运动，下列说法中正确的是 ( )A若知道飞船运动的角速度和周期，再利用万有引力常量，就可算出地球的质量B若宇航员从船舱中慢慢“走”出并离开飞船，飞船速率将减小C若有两个这样的飞船在同一轨道上，相隔一段距离一前一后沿同一方向绕行，只要后一飞船向后喷气加速，则两飞船一定能实现对接D若飞船返回地球，在进入大气层之前的无动力飞行过程中，飞船的动能逐渐增大，机械能保持不变【课后巩固】优化方案课后作业本P117P1181、2、4、7、10、11