（參考）《萬有引力定律與航天》第二節(jié)《萬有引力定律的應用》學案

1、萬有引力定律的應用（二）【學習目標】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】請自主閱讀課本P53P54內(nèi)容填寫優(yōu)化方案P49“課前自主學案”內(nèi)容【課堂教學】一、宇宙速度1第一宇宙速度（環(huán)繞速度）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。推導方法：由，應用近地條件rR（R為地球半徑），代入可得（GMgR2）。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）在地面上發(fā)射人造衛(wèi)星，

2、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到的最小發(fā)射速度，其大小為v11.2km/s。若衛(wèi)星的發(fā)射速度7.9km/sv11.2km/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v16.7km/s?！菊n堂練習】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)星進入近地軌道的最小速度D它是能使衛(wèi)星進入軌道的最大發(fā)射速度2

3、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為原來的（）A倍B倍C倍D2倍41989年10月18日，人類發(fā)射的“伽利略”號木星探測器進入太空，于1995年12月7日到達木星附近，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)射速度應為（）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 k

4、m/sD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，T24h。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3.6×104km。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?！菊n堂練習】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

5、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/sB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

6、。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】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（）Aa1a2a3 Ba3a2a1Ca2a3a1 Da2a1a3四、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F萬時，衛(wèi)星做近心運動；當F萬時，衛(wèi)星做離心運動?！菊n堂練習】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機械能變小22008年9月25日，我國成功發(fā)射了“神舟七號”載人飛船。假設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，在進入大氣層之前