2019-2020年高中物理 6.5宇宙航行学案 新人教版必修2

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1、2019-2020年高中物理6.5宇宙航行学案新人教版必修2一、学习目标1.了解人造地球卫星的最初构想.2.分析人造地球卫星的受力和运动情况.3.知道三个宇宙速度的含义和数值.4.会推导第一宇宙速度.二、问题与例题问题1.卫星的绕行线速度、角速度、周期与半径r的关系？问题2.讨论天体（包括人造卫星）运动规律的基本思路？问题3.什么叫宇宙速度？怎样推导第一宇宙速度？（2）说明：a、第一宇宙速度的大小v1=7.9km/s，它是发射卫星的最小速度，也是人造卫星绕地球做匀速圆周运动时的最大运行速度.b、第二宇宙速度：v2≥11.2km/s，又叫做地面附近的逃逸速度，即物体克服地球的引力

2、，永远离开地球时的速度.c、第三宇宙速度：v3≥16.7km/s，即物体挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外的空间所必须具有的速度.例1：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1.5倍，这行星的第一宇宙速度约为（）A.16km/sB.32km/sC.4km/sD.2km/s解析：由G=m得v=.因为行星的质量M′是地球质量M的6倍，半径R′是地球半径R的1.5倍.即M′=6M，R′=1.5R得：=2即：v′=2v=2×8km/s=16km/s.答案为A.思维总结：计算第一宇宙速度有两种方法：（1）由G=得：v=（2）由mg=m得：v=.拓展练习1

3、-1：人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其速率（）A.一定等于7.9km/sB.等于或小于7.9km/sC.一定大于7.9km/sD.介于7.9km/s和11.2km/s之间例2：已知一颗近地卫星的周期为5100s，今要发射一颗地球同步卫星，它距地面高度为地球半径的多少倍？解析：对于近地卫星，根据万有引力提供向心力，有：G=m（）2R①对于同步卫星有：G=m′（）2（R+h）②联立①②得：即-1又T1=5100s，T2=24×3600s，所以=5.6.答案：5.6倍思维总结：地球所有的同步卫星轨道平面均在赤道平面内，同时轨道半径、环行速度运转周期均相同，并且T=24小时，h=3

4、.6×104km，v=3.08×103m/s.拓展练习2-1：关于地球同步卫星的下述说法中，正确的是（）A.同步卫星要和地球自转同步，它离地面的高度和环行速度都是确定的B.同步卫星的角速度和地球自转角速度相同，但同步卫星的高度和环行速度可以选择C.同步卫星在地球上空的纬度可以选择D.同步卫星的轨道在地球赤道面内例3：2005年10月12日9时，是我国自主研制的“神舟六号”载人飞船顺利升空的时刻，这是我国继“神五”之后的第二次载人航天飞行，“神六”刚入轨时在近地点200公里，远地点347公里的椭圆轨道上运行，第五圈变轨为距地面343公里的圆轨道，“神六”的运行可以说是“地面一昼夜

5、飞船十六天”，下面有关“神六”的说法正确的是（）A.“神舟五号”和“神舟六号”各自的圆轨道半径的立方和周期的平方的比值是相同的B.已知飞船的圆轨道半径和周期可以计算地球质量C.飞船圆轨道绕行速度约为7.82km/s，小于第一宇宙速度，其原因是轨道半径太小D.飞船在圆轨道准备返回地面时要沿飞行方向的反方向喷火以使飞船加速做近地飞行解析：由开普勒第三定律得=k，k是一个和中心天体质量有关的常量，故A项正确；根据G=mr得：若已知飞船的圆轨道半径和周期可以计算地球质量，故B项正确；由公式v=知：半径越大，绕行速度越小，故C项错误；若沿飞行的反方向喷火，则飞船将加速，万有引力不足以提供

6、向心力，飞船将做离心运动，故D项错误.答案为AB.思维总结：（1）使飞船加速，飞船将远离地球，再次做圆周运动时的半径变大，线速度减小.（2）使飞船减速，飞船的轨道半径减小，其动能反而增大，再次做圆周运动时的半径变小，线速度增大.拓展练习3-1：一颗人造卫星在地面上以速度v发射后，可绕地球运动，若使发射速度变为2v，则该卫星可能（）A.绕地球做匀速圆周运动，周期变大B.绕地球运动，轨道变为椭圆C.不绕地球运动，成为绕太阳运动的人造卫星D.挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙六、目标检测1、地球对周围的物体有的作用，因而抛出的物体要.但是抛出的初速度越大，物体就会飞得越.如果没

7、有，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上，将围绕地球运转，成为一颗绕地球运动的.2、第一宇宙速度的表达式是和.3、要使人造卫星绕地球运行，它进入地面附近的轨道速度必须等于或大于km/s，并且小于km/s，要使卫星脱离地球引力不再绕地球运行，成为人造行星，必须使它的速度等于或大于km/s；要想使它飞到太阳系以外的地方去，它的速度必须等于或大于km/s.4、地球同步卫星的与地球的相同.配餐作业从下列三组题中任意选择两组题完成，建议选择AB或BCA组题1.关于第一宇宙速度，下面说法正确的是（）