高一物理：宇宙航行学案人教新课标版必修2

A B CD 6 56 5 宇宙航行 学案 宇宙航行 学案 一 学习目标一 学习目标 1 了解人造卫星的有关知识 2 知道三个宇宙速度的含义 会推导第一宇宙速度 二 课前预习二 课前预习 1 设天体 A 绕天体 B 做匀速圆周运动 则天体 A 的线速度 角速度 周期及加速度 的大小分别由哪些量决定 2 请大家看下面的几条卫星轨道 试判断哪几条是可能的 哪几条是不 可能的 并总结卫星轨道的特点 3 关于发射卫星的问题 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 落地点也就一次比一次远 如果速度足够大 物体就不再落回地面 它将绕地球运动 成为人造地球卫星 如图 请你替牛顿算一算 需要多大的速度物体才 能不落回地球 而是像卫星一样绕地球做匀速圆周运动 4 为什么抛出速度小于 7 9km s 时物体会落到地面上 而不会做匀速圆周运动呢 5 如果抛出速度大于 7 9km s 呢 6 通过刚才的计算我们知道 7 9km s 的速度是卫星在地球表面运动时的速度 即近地卫星 的速度 实际应用中的近地卫星在 100 200km 的高度飞行 与地球半径 6400km 相比 完全可以说是在 地面附近 飞行 可以用地球半径 R 代表卫星到地心的距离 r 即轨 道半径 7 比近地轨道外层轨道上的卫星的线速度与 7 9km s 相比是大还是小呢 8 如果要将卫星发现到外层轨道 发射速度应该比 7 9km s 大还是小呢 9 第一宇宙速度是 的环绕速度 同时也是 的发射速度 最大 或 最小 10 什么是同步卫星 同步卫星有哪些特点 几颗同步卫星就能实现全球通信 三 经典例题三 经典例题 例例 1 1 如图所示 4321 mmmm 试比较四颗卫星的线速度 角速度 周期及加速 度的大小关系 例例 2 2 可发射一颗人造卫星 使其圆轨道满足下列条件 A 与地球表面上某一纬度线 非赤道 是共面的同心圆 B 与地球表面上某一经度线是共面的同心圆 C 与地球表面上的赤道线是共面同心圆 且卫星相对地面是运动的 D 与地球表面上的赤道线是共面同心圆 且卫星相对地面是静止的 例例 3 3 我国自行研制的 风云一号 风云二号 气象卫星运行的轨道是不同的 一号 1 2 3 4 是极地圆形轨道卫星 其轨道平面与赤道平面垂直 周期是 12h 二号 是地球同步 卫星 两颗卫星相比 号离地面较高 号观察范围较大 号运行速度较 大 若某天上午 8 点 风云一号 正好通过某城市的上空 那么下一次它通过该城市 上空的时刻将是 例例 4 4 假设地球质量不变 而地球半径增大到原来的 2 倍 那么从地球发射人造卫星的第 一宇宙速度为原来的 倍 A 2 B 2 2 C 2 1 D 2 例例 5 5 同步卫星是指相对于地面不动的人造卫星 A 它可以在地面上任一点的正上方 且离地心的距离可按需要选择不同的值 B 它可以在地面上任一点的正下方 但离地心的距离是一定的 C 它只能在赤道的正上方 但离地心的距离可按需要选择不同的值 D 它只能在赤道的正上方 但离地心的距离是一定的 四 巩固练习四 巩固练习 1 假定宇宙空间站绕地球做匀速圆周运动 则在空间站上 下列实验不能做成的是 A 天平称物体的质量 B 用弹簧秤测物体的重量 C 用测力计测力 D 用水银气压计测飞船上密闭仓内的气体压强 2 月球的质量约为地球的 1 81 半径约为地球半径的 1 4 地球上第一宇宙速度约为 7 9km s 则月球上第一宇宙速度为多少 3 人造地球卫星与地面的距离为地球半径的 1 5 倍 卫星正以角速度 做匀速圆周运动 地面的重力加速度为 g R g 这三个物理量之间的关系是 A R g 5 2 5 2 B R g 5 2 C R g 2 3 2 3 D R g 2 5 5 2 4 下列关于地球同步卫星的说法中正确的是 A 为避免通讯卫星在轨道上相撞 应使它们运行在不同的轨道上 B 通讯卫星定点在地球赤道上空某处 所有通讯卫星的周期都是 24h C 不同国家发射通讯卫星的地点不同 这些卫星的轨道不一定在同一平面上 D 不同通讯卫星运行的线速度大小是相同的 加速度的大小也是相同的 5 地球同步卫星到地心的距离r可由 2 22 3 4 cba r 求出 已知式中a的单位是 m b的单位 是 s c的单位是 m s2 则 A a是地球半径 b是地球自转的周期 C是地球表面处的重力加速度 B a是地球半径 b是同步卫星绕地心运动的周期 C是同步卫星的加速度 C a是赤道周长 b是地球自转周期 C是同步卫星的加速度 D a是地球半径 b是同步卫星绕地心运动的周期 C是地球表面处的重力加速度 答案 例 1 4231 vvv