《万有引力定律与航天》第二节《万有引力定律的应用》学案2

1、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P53 P54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2Mm vG 一2= m rr应用近地条件r = R （ R为地球半径），代入可得=、gR= 7.9km/s (GM= gR) 第一宇宙速度的意义：发射人造卫星时的最小速度，

2、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v= 11.2km/s o 若卫星的发射速度7.9km/s v vv 11.2km/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v= 16.7km/s o【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

3、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（）B .丄倍、24. 1989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

4、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，T = 24h。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3.6 X 10 kmo综上所述

5、，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I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

6、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物理（必修二）教学案第三章万有引力定律及其应用2012 年 月 日（第 周星期 ）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 ai,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（）A. ai> a?>

7、a3B. a3> a?>aiC . a?>a3> aiD . a2>ai>a3mMG 2r2v=m。若卫r2v时，卫星做r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2星由于某种原因使其速度 v突然变化时，F万与mv不再相等。当F万mr2近心运动；当F万v m 时，卫星做离心运动。r【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2. 2008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