宇宙航行學(xué)科導(dǎo)學(xué)案分解

龍文教育學(xué)科導(dǎo)學(xué)案教師:劉傳興學(xué)生:宋佼日期:2011-8-8星期:一時(shí)段:8：00—10：00課題第5節(jié)宇宙航行學(xué)習(xí)目標(biāo)與考點(diǎn)分析1、了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識(shí)，正確理解人造衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，各物理量之間的關(guān)系。2、知道三個(gè)宇宙速度的含義，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度。學(xué)習(xí)重點(diǎn)【教學(xué)重點(diǎn)】對(duì)第一宇宙速度的推導(dǎo)過(guò)程和方法，了解第一宇宙速度的應(yīng)用領(lǐng)域?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】1、人造地球衛(wèi)星的發(fā)射速度與運(yùn)行速度的區(qū)別。2、掌握有關(guān)人造衛(wèi)星計(jì)算及計(jì)算過(guò)程中的一些代換。學(xué)習(xí)方法推理，討論，分析，歸納，練習(xí)等學(xué)習(xí)內(nèi)容與過(guò)程{課前感知}1.牛頓在思考萬(wàn)有引力定律時(shí)就曾想過(guò)，從高山上水平拋出物體，速度一次比一次大，落地點(diǎn)。如果速度足夠大，物體就，它將繞地球運(yùn)動(dòng)，成為。2.第一宇宙速度大小為，也叫速度。第二宇宙速度大小為，也叫速度。第三宇宙速度大小為，也叫速度。3.世界上第一顆人造衛(wèi)星是1957年10月4日在發(fā)射成功的，衛(wèi)星質(zhì)量為kg，繞地球飛行一圈需要的時(shí)間為。世界上第一艘載人飛船是1961年4月12日發(fā)送成功，飛船繞地球一圈歷時(shí)。世界上第一艘登月飛船是1969年7月16日9時(shí)32分在發(fā)送成功，進(jìn)入月球軌道；飛船在月球表面著陸；宇航員登上月球。中國(guó)第一艘載人航天飛船在2003年10月15日9時(shí)在發(fā)送成功的，飛船繞地球圈后，于安全降落在主著陸場(chǎng)。{即講即練}【典題例釋】【例1】是否可以發(fā)射一顆這樣的人造衛(wèi)星，使其圓軌道()A.與地球表面上某一緯度線(非赤道)是共面的同心圓B.與地球表面上某一經(jīng)度線所決定的圓是共面的同心圓C．與地球表面上赤道線是共面的同心圓，且衛(wèi)星相對(duì)地球表面是靜止的D.與地球表面上的赤道線是共面的同心圓，但衛(wèi)星相對(duì)地球是運(yùn)動(dòng)的【思路分析】人造衛(wèi)星飛行時(shí)，由于地球?qū)πl(wèi)星的引力作為它做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，而這個(gè)力的方向必定指向地心，故所有無(wú)動(dòng)力的衛(wèi)星其軌道圓的圓心一定要和地球的中心重合，故A是錯(cuò)的。由于地球同時(shí)繞著地軸在自轉(zhuǎn)，所以衛(wèi)星的軌道平面也不可能和經(jīng)度線所決定的平面共面，所以B也是不對(duì)的。同步衛(wèi)星必須在赤道線平面內(nèi)，距地面有確定的高度，低于或高于該高度的人造衛(wèi)星也是可以在赤道平面內(nèi)相對(duì)于地面運(yùn)動(dòng)?！敬鸢浮緾D【類題總結(jié)】(1)人造衛(wèi)星的軌道一般有三種：赤道軌道，極地軌道，一般軌道。共同特點(diǎn)是軌道中心必須和地心重合。(2)事實(shí)上大約三萬(wàn)六千公里高空的赤道軌道上只有和地球自轉(zhuǎn)方向相同的衛(wèi)星才能稱之為同步衛(wèi)星，如果轉(zhuǎn)向正好與地球自轉(zhuǎn)方向相反，就不能稱其為地球同步衛(wèi)星了?！纠?】宇宙飛船和空間站在同一軌道上運(yùn)動(dòng)，若飛船想與前面的空間站對(duì)接，飛船為了追上軌道空間站，可采取的方法是()A.飛船加速直到追上空間站，完成對(duì)接B.飛船從原軌道減速至一個(gè)較低軌道，再加速追上空間站完成對(duì)接C.飛船加速至一個(gè)較高軌道再減速追上空間站完成對(duì)接D.無(wú)論飛船如何采取何種措施，均不能與空間站對(duì)接【思路分析】由于宇宙飛船做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是地球?qū)ζ涫┘拥娜f(wàn)有引力，由牛頓第二定律有GMmR2=圖7-5-1圖7-5-1想追上同軌道上的空間站，直接加速會(huì)導(dǎo)致飛船軌道半徑增大，由上式知飛船在一個(gè)新軌道上運(yùn)行的速度比空間站的速度小，無(wú)法對(duì)接，故A錯(cuò)；飛船若先減速，它的軌道半徑減小，但速度增大了，故在低軌道上飛船可接近或超過(guò)空間站，如圖所示，當(dāng)飛船運(yùn)動(dòng)到合適的位置后再加速，則其軌道半徑增大，同時(shí)速度減小，當(dāng)剛好運(yùn)動(dòng)到空間站所在軌道時(shí)停止加速，則飛船的速度剛好等于空間站的速度，可完成對(duì)接；若飛船先加速到一個(gè)較高軌道，其速度小于空間站速度，此時(shí)空間站比飛船運(yùn)動(dòng)快，當(dāng)二者相對(duì)運(yùn)動(dòng)一周后，使飛船減速，軌道半徑減小又使飛船速度增大，仍可追上空間站，但這種方法易造成飛船與空間站碰撞，不是最好辦法，且空間站追飛船不合題意，綜上所述，方法應(yīng)選B?！敬鸢浮緽【類題總結(jié)】使飛船加速，飛船將遠(yuǎn)離地球，軌道半徑增大，不僅發(fā)動(dòng)機(jī)的功全部用于克服飛船遠(yuǎn)離地球時(shí)萬(wàn)有引力做功，而且飛船原來(lái)的動(dòng)能一部分也要轉(zhuǎn)化為克服萬(wàn)有引力做功，即轉(zhuǎn)化為飛船的重力勢(shì)能，故v減??；反之使飛船減速時(shí)，飛船軌道半徑減小，其動(dòng)能反而增大，先減速可使飛船比空間站運(yùn)動(dòng)快，故可在適當(dāng)位置再加速，使速度在飛船軌道半徑增大時(shí)減小，可追上空間站，先加速再減速時(shí)，空間站追飛船，雖也可對(duì)接，但不合題意?！纠?】假設(shè)地球的質(zhì)量不變，而地球的半徑增大到原來(lái)的半徑的2倍，那么從地球發(fā)射人造衛(wèi)星的第一宇宙速度的大小應(yīng)為原來(lái)的倍?！舅悸贩治觥恳虻谝挥钪嫠俣燃礊榈厍虻慕匦l(wèi)星的線速度，此時(shí)衛(wèi)星的軌道半徑近似地認(rèn)為是地球的半徑，且地球?qū)πl(wèi)星的萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力。故有公式GMm/R2=mv2/R【答案】1【類題總結(jié)】第一宇宙速度是衛(wèi)星近地飛行的速度，其軌道半徑與地球的半徑相同。萬(wàn)有引力提供其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。【例4】登月飛行器關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后在離月球表面112km的空中沿圓形軌道繞月球飛行，周期是120.5min。已知月球半徑是1740km，根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算月球的平均密度。G=6.67×10-11N·m2/kg2)【思路分析】萬(wàn)有引力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律有G從上式中消去飛行器質(zhì)量m后可解得M=4根據(jù)密度公式有ρ【答案】3.26【類題總結(jié)】(1)要計(jì)算月球的平均密度，首先應(yīng)求出質(zhì)量M。飛行器繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由月球?qū)λ娜f(wàn)有引力提供的。針對(duì)練習(xí)1.在軌道上運(yùn)行的人造地球衛(wèi)星，若衛(wèi)星上的天線突然折斷，則天線將（）A.做自由落體運(yùn)動(dòng)B.做平拋運(yùn)動(dòng)C.和衛(wèi)星一起繞地球在同一軌道上運(yùn)行D.由于慣性沿軌道切線方向做直線運(yùn)動(dòng)2(1).發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送人同步橢圓軌道3。軌道1、2相切于Q點(diǎn)，軌道2、3相切于P點(diǎn)，如圖所示，則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí)，以下說(shuō)法正確的是()圖7-5-2圖7-5-2A.衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道l上的速率B.衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度C.衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度D.衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度2(2).同步衛(wèi)星在赤道上空同步軌道上定位以后，由于受到太陽(yáng)、月球及其他天體的引力作用影響，會(huì)產(chǎn)生漂移運(yùn)動(dòng)而偏離原來(lái)的位置，若偏離達(dá)到一定程度，就要發(fā)動(dòng)衛(wèi)星上的小發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行修正。如圖7一5—3所示中A為離地面36000km的同步軌道，B和C為兩個(gè)已經(jīng)偏離軌道但仍在赤道平面內(nèi)運(yùn)行的同步衛(wèi)星，要使它們回到同步軌道上，應(yīng)()圖7-5-3圖7-5-3A．開動(dòng)B的小發(fā)動(dòng)機(jī)向前噴氣，使B適當(dāng)減速B．開動(dòng)B的小發(fā)動(dòng)機(jī)向后噴氣，使B適當(dāng)加速C．開動(dòng)C的小發(fā)動(dòng)機(jī)向前噴氣，使C適當(dāng)減速D．開動(dòng)C的小發(fā)動(dòng)機(jī)向后噴氣，使C適當(dāng)加速3(1).金星的半徑是地球的0.95倍，質(zhì)量為地球的0.82倍。那么，（1）金星表面的自由落體加速度是多大？（2）金星的第一宇宙速度是多大？4已知萬(wàn)有引力常量是G，地球半徑R，月球和地球之間的距離r，同步衛(wèi)星距地面的高度h，月球繞地球的運(yùn)轉(zhuǎn)周期T1，地球的自轉(zhuǎn)周期T2，地球表面的重力加速度g。某同學(xué)根據(jù)以上條件，提出一種估算地球質(zhì)量M的方法：同步衛(wèi)星繞地心作圓周運(yùn)動(dòng)，由GMmh(1)請(qǐng)判斷上面的結(jié)果是否正確，并說(shuō)明理由，如不正確，請(qǐng)給出正確的解法和結(jié)果。(2)請(qǐng)根據(jù)已知條件再提出兩種估算地球質(zhì)量的方法并解得結(jié)果。課內(nèi)練習(xí)與訓(xùn)練{超越課堂}〖基礎(chǔ)鞏固〗1.關(guān)于地球的第一宇宙速度，下面說(shuō)法中正確的是()A.它是人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)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(yùn)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)于人造地球衛(wèi)星及其中物體的超重、失重問(wèn)題，下列說(shuō)法中正確的是()A.在發(fā)射過(guò)程中向上加速時(shí)產(chǎn)生超重現(xiàn)象B.在降落過(guò)程中向下減速時(shí)產(chǎn)生超重現(xiàn)象C.進(jìn)入軌道時(shí)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生失重現(xiàn)象D.失重是由于地球?qū)πl(wèi)星內(nèi)物體的作用力減小而引起的3.同步衛(wèi)星是指相對(duì)于地面不動(dòng)的人造地球衛(wèi)星，則下面說(shuō)法中正確的是()A.它可以在地面上任一點(diǎn)的正上方，且離地心的距離可按需要選擇不同的數(shù)值B.它可以在地面上任一點(diǎn)的正上方，但離地心的距離是一定的C.它只能在赤道的正上方，但離地心的距離可按需要選擇不同的數(shù)值D.它只能在赤道的正上方，且離地心的距離是一定的4.關(guān)于繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星，以下判斷正確的是()A.同一軌道上，質(zhì)量大的衛(wèi)星線速度大B.同一軌道上，質(zhì)量大的衛(wèi)星向心加速度大C.離地面越近的衛(wèi)星線速度越大D.離地面越遠(yuǎn)的衛(wèi)星線速度越大5.2003年8月29日，火星、地球和太陽(yáng)處于三點(diǎn)一線，上演“火星沖日”的天象奇觀。這是6萬(wàn)年來(lái)火星距地球最近的一次，與地球之間的距離只有5576萬(wàn)公里，為人類研究火星提供了最佳時(shí)機(jī)。如圖所示為美國(guó)宇航局最新公布的“火星沖日”的虛擬圖，則有()圖7-5-4圖7-5-4A.2003年8月29日，火星的線速度大于地球的線速度B.2003年8月29日，火星的線速度小于地球的線速度C.2004年8月29日，火星又回到了該位置D.2004年8月29日，火星還沒有回到該位置6.如圖7－5—6所示的圓a、b、c，其圓心均在地球的自轉(zhuǎn)軸線上，b、c的圓心與地心重合，對(duì)衛(wèi)星環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)而言()A.衛(wèi)星的軌道可能為aB.衛(wèi)星的軌道可能為bC.衛(wèi)星的軌道可能為cD.同步衛(wèi)星的軌道只可能為b7.我國(guó)自行研制發(fā)射的“風(fēng)云一號(hào)”“風(fēng)云二號(hào)”氣象衛(wèi)星的飛行軌道是不同的，“風(fēng)云一號(hào)”是極地圓形軌道衛(wèi)星，其軌道平面與赤道平面垂直，周期為了T1=12h；“風(fēng)云二號(hào)”是同步衛(wèi)星，其軌道平面就是赤道平面，周期為丁T2＝24h；兩顆衛(wèi)星相比()A.“風(fēng)云一號(hào)”離地面較高B.“風(fēng)云一號(hào)”每個(gè)時(shí)刻可觀察到的地球表面范圍較大C.“風(fēng)云一號(hào)”線速度較大D.若某時(shí)刻“風(fēng)云一號(hào)”和“風(fēng)云二號(hào)”正好同時(shí)在赤道上某個(gè)小島的上空，那么再過(guò)12小時(shí)，它們又將同時(shí)到達(dá)該小島的上空8.關(guān)于我國(guó)發(fā)射的“亞洲一號(hào)”地球同步通迅衛(wèi)星的說(shuō)法，正確的是()A.若其質(zhì)量加倍，則軌道半徑也要加倍B.它在北京上空運(yùn)行，故可用于我國(guó)的電視廣播C.它以第一宇宙速度運(yùn)行D.它運(yùn)行的角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度相同9.2001年3月23日“和平”號(hào)空間站完成了它的歷史使命，墜落在浩瀚的南太平洋?！昂推健碧?hào)空間站是20世紀(jì)質(zhì)量最大，壽命最長(zhǎng)，載人最多，技術(shù)最先進(jìn)的航天器，它在空間運(yùn)行長(zhǎng)達(dá)15年，下面有關(guān)“和平”號(hào)空間站墜落過(guò)程的說(shuō)明正確的是()A.“和平”號(hào)空間站進(jìn)入較稠密大氣層時(shí)，將與空氣摩擦，空氣阻力大大增加B.“和平”號(hào)空間站在整個(gè)墜落過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)軌跡是直線C.“和平”號(hào)空間站在整個(gè)墜落過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線D.“和平”號(hào)空間站在進(jìn)入大氣層前，高度降低，速度變大10.地球上兩相距很遠(yuǎn)的觀察者，都發(fā)現(xiàn)自己的正上方有一顆人造衛(wèi)星，相對(duì)自己靜止不動(dòng)，則這兩位觀察者的位置以及兩顆人造衛(wèi)星到地球中心的距離可能是()A.一人在南極，一人在北極，觀察不到此現(xiàn)象B.一人在南極，一人在北極，兩衛(wèi)星到地球中心的距離可以不等，但應(yīng)成整數(shù)倍C.兩人都在赤道上，兩衛(wèi)星到地球中心的距離一定相等D.兩人都在赤道上，兩衛(wèi)星到地球中心的距離可以不等，但應(yīng)成整數(shù)倍11.某人造地球衛(wèi)星因受高空稀薄空氣的阻力作用，繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的軌跡會(huì)慢慢改變。每次測(cè)量中衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)可近似看做圓周運(yùn)動(dòng)，某次測(cè)量衛(wèi)星的軌道半徑為r1，后來(lái)變?yōu)閞2，r2<r1。以Ek1、Ek2：表示衛(wèi)星在這兩個(gè)軌道上的動(dòng)能，T1、T2表示衛(wèi)星在這兩個(gè)軌道上繞地球運(yùn)動(dòng)的周期，則Ek1Ek2，T1T2。（填“＞”或“＜”)12一顆人造地球衛(wèi)星在離地面高度等于地球半徑的圓形軌道上運(yùn)行，其運(yùn)行速度是地球第一宇宙速度的倍。13.假設(shè)在半徑為R的某天體上發(fā)射一顆該天體的衛(wèi)星，若它貼近該天體的表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)行周期T1，已知萬(wàn)有引力常量為G，則該天體的密度為。若這顆衛(wèi)星距該天體表面的高度為h，測(cè)得在該處做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T2，則該天體的密度又可表示為?！寄芰μ嵘?4.〖應(yīng)用題〗1989年10月18日，人類發(fā)射的“伽利略”號(hào)木星探測(cè)器進(jìn)入太空，行程37億千米．于1995年12月7日到達(dá)木星附近，然后繞木星運(yùn)轉(zhuǎn)并不斷發(fā)回拍攝到的照片，最后耗盡所有備用燃料墜入木星大氣層而銷毀．(1)人類在地面上發(fā)射該探測(cè)器的速度應(yīng)為（）A.等于7.9km/sB.大于7.9km/s而小于11.2km/sC.大于11.2km/s而小于16.7km/sD.大于16.7km/s(2)該探測(cè)器從1995年至2002年6年內(nèi)繞木星運(yùn)行了33圈，若引力常量已知，則由此數(shù)據(jù)()A.可計(jì)算出太陽(yáng)的質(zhì)量B.可計(jì)算出木星的質(zhì)量C.可計(jì)算出探測(cè)器的質(zhì)量D.以上三個(gè)質(zhì)量均無(wú)法計(jì)算出來(lái)15.〖探究題〗1987年，美國(guó)摩托羅拉公司的專家率先提出了一個(gè)方案：在距地球表面780km的太空軌道上建立一個(gè)由77顆小衛(wèi)星組成的星座，每條軌道上分布有11顆衛(wèi)星，這種衛(wèi)星系統(tǒng)稱為銥衛(wèi)星系統(tǒng)．目前，有66顆銥衛(wèi)星均勻分布在距離地面784km的，6條不同軌道上，假設(shè)這些衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)中具有相同的()A.圓心B.速率C.周期D.加速度大小16.〖開放題〗一顆人造地球衛(wèi)星以速度v發(fā)射后，可繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若使發(fā)射速度變?yōu)椋瑒t該衛(wèi)星可能()①繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期變大②繞地球運(yùn)動(dòng)，軌道變?yōu)闄E圓③不繞地球運(yùn)動(dòng)，成為繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星④掙脫太陽(yáng)引力的束縛，飛到太陽(yáng)系以外的宇宙A．①②B．②③C．③④D．①②③17.〖信息題〗2003年10月15日09時(shí)，我國(guó)的“神舟五號(hào)”載人飛船發(fā)射成功，其返回艙于2003年10月16日06時(shí)23分按計(jì)劃安全降落在內(nèi)蒙古中部草原，對(duì)于宇航員所受到的重力G、支持力FN和萬(wàn)有引力F，下面的判斷正確的是()A.載人飛船在發(fā)射架上等待發(fā)射時(shí)FN≈GC.載人飛船繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)F>G>FN18.〖應(yīng)用題〗星球上的物體脫離星球引力所需要的最小速度稱為第二宇宙速度．星球的第二宇宙速度v2與第一宇宙速度v1的關(guān)系是v2A.grB.16grC.119.〖綜合題〗生命是一種最為奇妙最富魅力的自然現(xiàn)象。關(guān)于生命的起源，歷史上曾經(jīng)有過(guò)種種假說(shuō)，有一種“宇宙胚種說(shuō)”認(rèn)為，造成化學(xué)反應(yīng)并導(dǎo)致生命產(chǎn)生的有機(jī)物，是與地球碰撞的彗星帶來(lái)的。盡管諸如此類的觀點(diǎn)仍是一些需要進(jìn)一步證明的問(wèn)題，但通過(guò)隕石、彗星、星際物質(zhì)以及其他行星上的有機(jī)分子的探索與研究，了解這些有機(jī)分子形成與發(fā)展的規(guī)律，都將為地球上生命的起源的研究提供更多資料。(1)自然界中，生物與非生物存在諸多區(qū)別：作為生物，必須具備的最基本特征是。(2)蛋白質(zhì)是生命的基礎(chǔ)物質(zhì)，下列關(guān)于蛋白質(zhì)的說(shuō)法正確的是()A.蛋白質(zhì)的種類很多，它們都能溶于水B.蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物是氨基酸C.蛋白質(zhì)溶液中加入濃鹽酸，顏色變黃D.蛋白質(zhì)溶液中加入飽和硫酸銨溶液，蛋白質(zhì)將變性(3)為了探測(cè)某行星表面有無(wú)生命現(xiàn)象，向該行星發(fā)射一顆探測(cè)衛(wèi)星，衛(wèi)星繞行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，衛(wèi)星質(zhì)量為m，該行星質(zhì)量為M，引力常量為G。則衛(wèi)星所受向心力F向=；衛(wèi)星繞行星做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度v=。20.〖應(yīng)用題〗晴天的晚上，人能看見衛(wèi)星的條件是衛(wèi)星被太陽(yáng)照射且在人的視野之內(nèi)．一個(gè)可看成漫反射體的人造地球衛(wèi)星的圓形軌道與赤道共面，衛(wèi)星自西向東運(yùn)動(dòng)，春分期間太陽(yáng)垂直射向赤道，赤道上某處的人在日落后8h在西邊的地平線附近恰能看到它，之后極快地變暗而看不到了．已知地球的半徑R地=6.4X106m，地面上的重力加速度為10m/s(1)衛(wèi)星軌道離地面的高度；(2)衛(wèi)星的速度大?。?1.〖應(yīng)用題〗人們認(rèn)為某些白矮星（密度較大的恒量）每秒大約自轉(zhuǎn)一周（萬(wàn)有引力恒量G=6.67×10-11N·m(1)為使其表面上的物體能夠被吸引住而不致由于快速轉(zhuǎn)動(dòng)被“甩”掉，它的密度至少為多少?(2)假設(shè)某白矮星密度約為此值，且其半徑等于地球半徑，則它的第一宇宙速度約為多少?〖思維拓展〗22.〖應(yīng)用題〗北京時(shí)間2905年10月12日9時(shí)整，搭乘兩名航天員費(fèi)俊龍和聶海勝的中國(guó)第二艘載人飛船“神舟六號(hào)”，在甘肅省酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心由長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭發(fā)射升空．航空航天是一個(gè)集物理、化學(xué)、生物、天文、地學(xué)、工程、氣象等多學(xué)科的綜合性工程．請(qǐng)解答：(1)地球半徑R=6400km，地球表面重力加速度g＝9.8m/s2，若使航天飛船在無(wú)推動(dòng)力作用的情況下在離地入h=140km的圓軌道上繞地球運(yùn)行，則飛行速度應(yīng)為。(2)吊在降落傘下的載人航天飛船返回艙下落速度仍達(dá)14m/s。為了實(shí)現(xiàn)軟著陸，在返回艙離地面約1.5m時(shí)啟動(dòng)5個(gè)反推力小火箭，若返回艙重8t，則每支火箭的平均推力約為多大。23.〖信息題〗載人航天是人類駕駛和乘坐載人航天器，在太空中從事各種的往返飛行活動(dòng)，其目的在于突破地球大氣的屏障和克服地球引力，把人類的活動(dòng)范圍從陸地、海洋和大氣層擴(kuò)展到太空。根據(jù)飛行和工作方式的不同，載人航天器可分為載人飛船、載人空間站和航天飛機(jī)三類。航天飛機(jī)既可作為載人飛船和空間站進(jìn)行載人航天活動(dòng)，又是一種重復(fù)使用的運(yùn)載器。(1)2003年10月15日，我國(guó)發(fā)射了“神州五號(hào)”載人航天飛船，次日載人艙著陸，取得圓滿成功，載人艙在將要著陸之前，由于空氣阻力作用有一段勻速下落過(guò)程。若空氣阻力與速度的平方成正比，比例系數(shù)為k，載人艙的質(zhì)量為m，則此過(guò)程中載人艙的速度為。(2)在這次飛行中，返回艙里除了各種儀器、設(shè)備，還搭載了一些紀(jì)念器和一些農(nóng)作物種子。據(jù)專家介紹，已成為當(dāng)今世界上創(chuàng)造生物新品種的一個(gè)極為活躍的領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)宇宙太空的作用，生物種子在方面均會(huì)受到不同程度的影響，往往形成一些令人驚喜的新品種。(3)航天飛船關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后正在太空飛行，如果科學(xué)家要在其中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下列哪些操作不能正常進(jìn)行()A.用溫度計(jì)測(cè)溫度B.用彈簧秤測(cè)力C.用天平測(cè)質(zhì)量D.用電子表測(cè)時(shí)間24.〖信息題〗2003年10月15日，我國(guó)成功發(fā)射的航天飛船“神舟”五號(hào)，繞地球飛行14圈后安全返回地面，這一科技成就預(yù)示我國(guó)航天技術(shù)取得最新突破．據(jù)報(bào)道飛船質(zhì)量約為10t，繞地球一周的時(shí)間約為90min．已知地球的質(zhì)量M＝6X1024kg，萬(wàn)有引力常量G＝6.67X10-11N·m2·kg-2，地球半徑R=(1)“神舟”五號(hào)離地面的高度為多少km?(2)“神舟”五號(hào)繞地球飛行的速度是多少?(3)載人艙在將要著陸之前，由于空氣阻力作用有一段勻速下落過(guò)程，若空氣阻力與速度平方成正比，比例系數(shù)為k，載人艙的質(zhì)量為m，則此勻速下落過(guò)程中載人艙的速度多大?25.〖趣味題〗美國(guó)東部時(shí)間2001年9月11日上午8時(shí)50分和9時(shí)整，紐約世界貿(mào)易中心兩座摩天大樓被恐怖分子劫持的兩架大型民航客機(jī)先后撞擊后起火，并相繼坍塌，舉世為之震驚．“9.11恐怖事件發(fā)生后，美國(guó)為了找到本·拉登的藏身地點(diǎn)，使用了先進(jìn)的偵察衛(wèi)星．據(jù)報(bào)道：美國(guó)將多顆最先進(jìn)的KH—11、KH—12“鎖眼”系列照相偵察衛(wèi)星調(diào)集到中亞地區(qū)上空，“鎖眼”系列照相偵察衛(wèi)星繞地球沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，近地點(diǎn)265km(指衛(wèi)星與地面的最近距離)，遠(yuǎn)地點(diǎn)650km(指衛(wèi)星距地面的最遠(yuǎn)距離)，重量13.6～18.2t，這些照相偵察衛(wèi)星上裝有先進(jìn)的CCD數(shù)字照相機(jī)，能夠分辨出地面接受站及指揮中心，由開普勒定律知：如果衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的圓軌道半徑跟橢圓軌道半長(zhǎng)軸相等，那么衛(wèi)星沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)周期相同．請(qǐng)你由上述數(shù)據(jù)估算這些“鎖眼”系列偵察衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的周期，要求取一位有效數(shù)字，地球半徑R＝6400km，取g＝10m/S2．第五節(jié)宇宙航行【課前感知】：1.也就一次比一次遠(yuǎn)；不再落回地面；人造地球衛(wèi)星2.7.9km/s；環(huán)繞；11.2km/s；脫離；3.蘇聯(lián)；83.6；96min；蘇聯(lián)；108min；美國(guó)；7月20日4時(shí)17分；阿姆斯特朗；中國(guó)；發(fā)行14；10月16日23分；內(nèi)蒙古；中國(guó)；325萬(wàn)公里；10月17日4時(shí)33分；內(nèi)蒙古；【我行我秀】：1.C.【思路分析】：折斷的天線由于慣性而具有衛(wèi)星原來(lái)的速度，在地球引力作用下繼續(xù)在原軌道上運(yùn)行。2.（1）B、D【思路分析】：由得因?yàn)閞3>r1，所以由得因?yàn)閞3>r1，所以ω3<ω1衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)Q點(diǎn)時(shí)的加速度為地球引力產(chǎn)生的加速度，而在軌道2上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)，也有地球引力產(chǎn)生加速度，故應(yīng)相等，同理，衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)P點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度。2.（2）A、D【思路分析】當(dāng)衛(wèi)星速度突然變大時(shí)，由于萬(wàn)有引力不足以提供向心力，衛(wèi)星將做離心運(yùn)動(dòng)而使運(yùn)行半徑變大，在離心運(yùn)動(dòng)過(guò)程中衛(wèi)星克服引力做功，動(dòng)能變小速度變小，當(dāng)在半徑較大的軌道上萬(wàn)有引力又恰好等于向心力時(shí)，由，可知，衛(wèi)星就能在新的半徑較大的軌道上以較小速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng).反之，當(dāng)衛(wèi)星速度突然變小時(shí)，將由于萬(wàn)有引力大于向心力使衛(wèi)星做向心運(yùn)動(dòng)而半徑變小，最后在半徑較小軌道上以較大速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)而。因此題中兩衛(wèi)星軌道修正辦法是使B減速，而使C加速。故A、D兩項(xiàng)正確。3.【思路分析】：根據(jù)萬(wàn)有引力產(chǎn)生重力以及重力提供星體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力求解。【答案】：（1）由于萬(wàn)有引力產(chǎn)生重力，設(shè)金星和地球的半徑、質(zhì)量及星球表面的自由落體的落體的加速度分別為r1、m1、g1、r2、m2、g2。分別對(duì)金星和地球列兩個(gè)方程：Gmm1/=mg1①Gmm2/=mg2②①÷②式得：=8.9m/s2。(2)重力提供星體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。設(shè)星體的質(zhì)量為m，分別對(duì)金星和地球列兩個(gè)方程mg1=m/r1mg2=m/r2由上兩式得：=7.3km/s4.【思路分析】考查天體運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)以及運(yùn)算能力。【答案】（1）上面結(jié)果是錯(cuò)誤的，地球的半徑R在計(jì)算過(guò)程中不能忽略。正確的解法和結(jié)果：=（R+h）得M=（2）方法一：對(duì)月球繞地球作圓周運(yùn)動(dòng)，由=r得方法二：在地面重力近似等于萬(wàn)有引力，由=mg得?！境秸n堂】1.BC【思路分析】：衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是地球?qū)πl(wèi)星的引力，則=m,,所以，隨著衛(wèi)星軌道半徑的增大，其線速度減小，當(dāng)其軌道半徑最小為地球半徑時(shí)，線速度最大，這一線速度正是第一宇宙速度。A選項(xiàng)錯(cuò)，B選項(xiàng)對(duì)。如果不計(jì)空氣阻力，在地面附近以第一宇宙速度平拋一物體，該物體恰能繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，成為地球的衛(wèi)星，而若以小于第一宇宙速度是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度，選項(xiàng)C對(duì)，D錯(cuò)。2.ABC【思路分析】：超、失重是一種表象，是從重力和彈力的大小關(guān)系而定義的。當(dāng)向上加速時(shí)超重，向下減速（a方向向上）時(shí)也超重，故A、B正確。衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，萬(wàn)有引力完全提供向心力，衛(wèi)星及其內(nèi)部的物體都處于完全失重狀態(tài)，故C正確。失重的原因是重力（或萬(wàn)有引力）使物體產(chǎn)生了加速度，故D錯(cuò)。3.D4.C5.BD【思路分析】：火星和地球繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)=m,,所以軌道半徑較大的火星線速度小，B正確；火星軌道半徑大，線速度小，火星運(yùn)動(dòng)的周期較大，所以一年后地球回到該位置，而火星則還沒有回到，D正確。6.BCD7.C8.D【思路分析】從=m,軌道半徑與衛(wèi)星質(zhì)量無(wú)關(guān)。同步衛(wèi)星的軌道平面必須與赤道平面重合，即在赤道上空運(yùn)行，不能在北京上空運(yùn)行，其運(yùn)行速度小于第一宇宙速度。所謂“同步”就是衛(wèi)星保持與地面赤道上某一點(diǎn)相對(duì)靜止，所以同步衛(wèi)星的角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度相同。9.ACD【思路分析】由F引=F向得則高度降低，運(yùn)動(dòng)軌道半徑減小，速度變大，進(jìn)入大氣層，空間站所受空氣阻力大大增加，將沿著曲線墜落，不可能沿直線進(jìn)。10.C11.<,>【思路分析】：衛(wèi)星在圓軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力提供向心力，由牛頓第二定律有=m，∴EK=由=mr∴T=由①知，EK∝,由②知，T∝∵r2<r1,∴EK1<EK2,T2<T1。12.倍【思路分析】由G得v星=，而第一宇宙速度為近地軌道衛(wèi)星的線速度，，故衛(wèi)星的速度是第一