《萬有引力定律與航天》第二節(jié)《萬有引力定律的應(yīng)用》學(xué)案.doc
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萬有引力定律的應(yīng)用(二) 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1.理解第一宇宙速度,了解第二、第三宇宙速度。 2.理解同步衛(wèi)星的特點。 3.理解近地衛(wèi)星的特點。 重點難點:理解第一宇宙速度,理解同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星的特點。 【閱讀指導(dǎo)】請自主閱讀課本P53—P54內(nèi)容 填寫《優(yōu)化方案》P49“課前自主學(xué)案”內(nèi)容 【課堂教學(xué)】 一、宇宙速度 1.第一宇宙速度(環(huán)繞速度) ①人造衛(wèi)星近地環(huán)繞速度,它是人造衛(wèi)星在地面表面環(huán)繞地球做勻速圓周運動時的線速度。 ②推導(dǎo)方法:由,應(yīng)用近地條件r=R(R為地球半徑),代入可得(GM=gR2)。 ③第一宇宙速度的意義:發(fā)射人造衛(wèi)星時的最小速度,繞地做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星的最大運行速度。 2.第二宇宙速度(脫離速度) ①在地面上發(fā)射人造衛(wèi)星,使之能夠脫離地球的引力作用,成為繞太陽運行的人造行星所必須達(dá)到的最小發(fā)射速度,其大小為v=11.2km/s。 ②若衛(wèi)星的發(fā)射速度7.9km/s<v<11.2km/s時,衛(wèi)星的軌道是橢圓形的,地球處于橢圓的一個焦點上。 3.第三宇宙速度(逃逸速度):在地面上發(fā)射人造衛(wèi)星,使之能夠脫離太陽的引力作用,飛到太陽系以外的宇宙空間所需的最小速度,其大小為v=16.7km/s。 【課堂練習(xí)】 1.(雙選)(2011年成都高一檢測)關(guān)于地球的第一宇宙速度,下列說法中正確的是( ?。? A.它是人造地球衛(wèi)星繞地球運行的最小速度 B.它是近地圓形軌道上人造地球衛(wèi)星的運行速度 C.它是能使衛(wèi)星進(jìn)入近地軌道的最小速度 D.它是能使衛(wèi)星進(jìn)入軌道的最大發(fā)射速度 2.關(guān)于地球的第一宇宙速度,下列表述正確的是( ) A.第一宇宙速度又叫環(huán)繞速度 B.第一宇宙速度又叫脫離速度 C.第一宇宙速度跟地球的質(zhì)量無關(guān) D.第一宇宙速度跟地球的半徑無關(guān) 3.(2011年鄭州高一檢測)假設(shè)地球的質(zhì)量不變,而地球的半徑增大到原來半徑的2倍。那么從地球上發(fā)射人造衛(wèi)星的第一宇宙速度的大小應(yīng)為原來的( ?。? A.倍 B.倍 C.倍 D.2倍 4.1989年10月18日,人類發(fā)射的“伽利略”號木星探測器進(jìn)入太空,于1995年12月7日到達(dá)木星附近,然后繞木星運轉(zhuǎn)并不斷發(fā)回拍攝到的照片,人類發(fā)射該探測器的發(fā)射速度應(yīng)為( ?。? A.等于7.9 km/s B.大于7.9 km/s而小于11.2 km/s C.大于11.2 km/s而小于16.7 km/s D.大于16.7 km/s 二、同步衛(wèi)星 同步衛(wèi)星是指在赤道平面內(nèi),以和地球自轉(zhuǎn)角速度相同的角速度繞地球運動的衛(wèi)星,同步衛(wèi)星又叫通訊衛(wèi)星。其特點包括: 1.同步衛(wèi)星的運行方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致。 2.同步衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)同期相同,T=24h。 3.同步衛(wèi)星的軌道平面與赤道平面共面。 4.所有同步衛(wèi)星的線速度大小均相等。 5.所有同步衛(wèi)星的高度固定不變,離地面高度約3.6104km。 綜上所述,所有國家發(fā)射的同步衛(wèi)星都在同一軌道上運動且都相對靜止。 【課堂練習(xí)】 1.(2011年高考北京理綜卷)由于通信和廣播等方面的需要,許多國家發(fā)射了地球同步軌道衛(wèi)星,這些衛(wèi)星的( ?。? A.質(zhì)量可以不同 B.軌道半徑可以不同 C.軌道平面可以不同 D.速率可以不同 2.(雙選)據(jù)報道,我國數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星“天鏈一號01 星”于2008 年4 月25 日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空,經(jīng)過4 次變軌控制后,于5 月l 日成功定點在東經(jīng)77赤道上空的同步軌道.關(guān)于成功定點后的“天鏈一號01 星”,下列說法正確的是( ) A.運行速度小于7.9km/s B.離地面高度一定,相對地面靜止 C.繞地球運行的角速度比月球繞地球運行的角速度小 D. 向心加速度與靜止在赤道上物體的向心加速度大小相等 三、近地衛(wèi)星 近地衛(wèi)星指的是衛(wèi)星的半徑等于地球半徑,衛(wèi)星做勻速圓周運動的向心力是萬有引力。近地衛(wèi)星的運動速度為第一宇宙速度,是繞地做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星的最大繞行速度。 在地球赤道上與地球相對靜止的物體,其圓周運動半徑亦為地球半徑,但它做圓周運動所需向心力僅是地球萬有引力的一個分力。 【課堂練習(xí)】 1.同步衛(wèi)星的加速度為a1,地面附近衛(wèi)星的加速度為a2,地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a3,則有( ?。? A.a(chǎn)1>a2>a3 B.a(chǎn)3>a2>a1 C.a(chǎn)2>a3>a1 D.a(chǎn)2>a1>a3 四、人造衛(wèi)星的變軌問題 由于人造衛(wèi)星繞地運動所需向心力來源于地球的萬有引力,即。若衛(wèi)星由于某種原因使其速度v突然變化時,F(xiàn)萬與不再相等。當(dāng)F萬>時,衛(wèi)星做近心運動;當(dāng)F萬<時,衛(wèi)星做離心運動。 【課堂練習(xí)】 1.一衛(wèi)星正繞地球做勻速圓周運動。現(xiàn)啟動衛(wèi)星的發(fā)動機(jī)使其速度增大,待它運動到距離地面的高度比原來大的位置,再定位使它繞地球做勻速圓周運動,成為另一軌道上的衛(wèi)星。該衛(wèi)星在后一軌道與在前一軌道相比 ( ) A.速度增大 B.加速度增大 C.周期增大 D.機(jī)械能變小 2.2008年9月25日,我國成功發(fā)射了“神舟七號”載人飛船。假設(shè)飛船繞地球做勻速圓周運動,下列說法中正確的是 ( ) A.若知道飛船運動的角速度和周期,再利用萬有引力常量,就可算出地球的質(zhì)量 B.若宇航員從船艙中慢慢“走”出并離開飛船,飛船速率將減小 C.若有兩個這樣的飛船在同一軌道上,相隔一段距離一前一后沿同一方向繞行,只要后一飛船向后噴氣加速,則兩飛船一定能實現(xiàn)對接 D.若飛船返回地球,在進(jìn)入大氣層之前的無動力飛行過程中,飛船的動能逐漸增大,機(jī)械能保持不變 【課后鞏固】 《優(yōu)化方案課后作業(yè)本》P117~P118 1、2、4、7、10、11- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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