高中物理 3.4《人造卫星 宇宙速度》导学案 教科版必修2

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1、第4节人造卫星宇宙速度【学习目标】1．了解人造卫星的发射与运行原理，知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。2．通过了解人造卫星的运行原理，认识万有引力定律对科学发展所起的作用，培养学生科学服务于人类的意识。【阅读指导】1．_____________________________________________________________________________________________________________________叫做第一宇宙速度。__________________________________________________

2、_____________________________________________________________________叫做第二宇宙速度。_______________________________________________________________________________________________________________________叫做第三宇宙速度。2．同一颗卫星距地心越远，它运行的线速度就越_____、角速度就越______、向心加速度就越______、飞行周期就越______、重力势能就越______、动能就越

3、______、发射时需要消耗的能量就越_____、发射就越_______。【课堂练习】★夯实基础1．若人造卫星绕地球做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（）A．卫星的轨道半径越大，它的运行速度越大B．卫星的轨道半径越大，它的运行速度越小C．卫星的质量一定时，轨道半径越大，它需要的向心力越大D．卫星的质量一定时，轨道半径越大，它需要的向心力越小2．一颗小行星环绕太阳做匀速圆周运动。轨道半径是地球公转半径的4倍，则（）A．它的线速度是地球线速度的2倍B．它的线速度是地球线速度的1/2C．它的环绕周期是4年D．它的环绕周期是8年3．用m表示地球通信卫星（同步卫星）的质量，h表示卫星

4、离开地面的高度，R0表示地球的半径，g0表示地球表面处的重力加速度，ω0表示地球自转的角速度，则通信卫星所受地球对它的万有引力大小（）A．等于零B．等于C．等于D．以上结果都不对4．地球的两颗人造卫星质量之比m1:m2=1:2，圆运动轨道半径之比r1:r2=1:2，则（）A．它们的线速度之比v1:v2=:1B．它们的运行周期之比T1:T2=1:2C．它们的向心加速度之比a1:a2=4:1D．它们的向心力之比F1:F2=1:15．证明人造卫星的飞行速度（线速度）随着飞行高度的增加而减小。★能力提升6．已知地球表面平均重力加速度为9.8m/s2，地球的半径为6.4×103km。

5、求人造地球卫星的最大飞行速度vmax，最大角速度ωmax，最短周期Tmin。7．某星球的质量约为地球的9倍，半径为地球的一半，若从地球上高h处平抛一物体，射程为60m，则在该星球上以同样高度、以同样初速度平抛同一物体，射程为多少?第4节人造卫星宇宙速度【阅读指导】1._从地球表面发射一颗人造地球卫星，使它能围绕地球运行所需的最小发射速度如果要使人造卫星脱离地球的引力，不再绕地球运行，从地球表面发射所需的最小速度达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力，要想使物体脱离太阳的束缚而飞离太阳系，从地球表面发射所需的最小速度。2.小小小长大小多困难【课堂练习】1.BD2.AC3．BC

6、4.证明：卫星飞行在空中，与地球之间只有万有引力的作用。因此卫星绕地球飞行时所需要的向心力完全由F万来提供。设地球质量为M，人造地球卫星质量为m：由此可证人造卫星的飞行速度随飞行高度的增加而减小。5.解：由上题可知，卫星越贴近地面，飞行速度越大。所以牛顿假设的“近地卫星”的速度应该是卫星飞行的最大速度。卫星所受到万有引力等于卫星所受到的重力，即：重力充当向心力。。根据公式：v=ωr最大飞行速度vmax对应着最大飞行角速度ωmax。有：ωmax=vmax/R=7.9×103/6.4×107=1.24×10-3rad/s。根据公式：ω=2π/T可知，卫星的最大角速度有对应着飞行

7、的最短周期。有：T=2×3.14/1.24×10–3=5065S约合84min。6.解：在此题中G和M都是未知的，我们可以通过“黄金代换”求解。设想地面上有一个物体m，它受到的万有引力F万和它所受到的重力近似相等，于是有：，其中，R为地球半径。解：（1）卫星绕地心做圆周运动的向心力F向是由万有引力F万来提供的。所以有：带入，有：距地面高度为：h=r–R=4.22×107-6371×103=3.58×107m。这就是我们通常说的三万六千公里。注意：不是用“黄金代换”也行。（2）（3）v=ωr=7.27×10–5×4.