山東省淄川般陽中學2020屆高三物理 宇宙航行學案

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1、§7.3 宇宙航行 【要點點撥】 1.第一宇宙速度7.9km/s是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所必須具有的速度，而如人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的半徑越大，則所需的線速度相應越小。 2.若實際發(fā)射衛(wèi)星的的速度大于7.9km/s且小于11.2km/s，則衛(wèi)星繞地球做橢圓運動。衛(wèi)星如做橢圓運動，它在各點的速度大小是不同的由可粗略看出，r變大時，變小。 3.在求解有關人造衛(wèi)星的的習題時，一定要注意衛(wèi)星離地面高度與衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的軌道半徑是兩個不同的概念。 4.第二、第三宇宙速度雖然數(shù)值上比第一宇宙速度大不多，但要達到這一速度是相當困難的。 【解題思路】 1. 用

2、萬有引力定律處理天體問題，主要有兩條解題思路：（1）在地面附近把萬有引力看成等于物體受的重力，即，主要用于計算涉及重力加速度的問題；（2）把天體的運動看成是勻速圓周運動，且，主要用于計算天體質量、密度以及討論衛(wèi)星的速度、角速度、周期隨軌道的變化而變化等問題。 2. 地面上物體的重力是由于地球對物體的萬有引力引起的，但一般情況下這兩者并不相等，因為地面上物體隨地球自轉的向心力也由萬有引力的一個分力提供，不過這一分力卻較小，實際計算中常常忽略。 3. 人造衛(wèi)星中的物體所受地球的萬有引力全部提供衛(wèi)星作圓周運動的向心力，因此衛(wèi)星內部的物體處于完全失重狀態(tài)。 【學習目標】 1.了解衛(wèi)星的發(fā)射

3、運行等情況. 2.了解飛船飛入太空的情況. 3.知道三個宇宙速度的含義,會推導第一宇宙速度. 【自主學習】 一、 宇宙速度 1、人造地球衛(wèi)星在地面附近繞地球做圓規(guī)道運行時，速度為,如果將它發(fā)射至半徑為二倍地球半徑的高空軌道，那么它的運行速度是＿。 2、兩顆人造地球衛(wèi)星和的質量比，軌道半徑之比，某一時刻它們的連線通過地心，則此時它們的線速度之比＿，向心加速度之比＿，向心力之比＿。 二、 夢想成真 1、人造地球衛(wèi)星以地心為圓心，做勻速圓周運動，下列說法正確的是（ ） ：半徑越大，速度越小，周期越小 ：半徑越大，速度越小，周期越大 ：所有衛(wèi)星的速度均是相同的，與半徑

4、無關 ：所有衛(wèi)星的角速度均是相同的，與半徑無關 2、若已知某行星繞太陽公轉的半徑為，公轉周期為，萬有引力恒量為，則由此可求出（ ） ：某行星的質量 ：太陽的質量 ：某行星的密度 ：太陽的密度 【典型例題】 例1、 月球的質量約為地球的1/81，半徑約為地球半徑的1/4，地球上第一宇宙速度約為7.9km/s,則月球上第一宇宙速度月為多少？ 例2、人造地球衛(wèi)星與地面的距離為地球半徑的1.5倍，衛(wèi)星正以角速度ω做勻速圓周運動，地面的重力加速度為，、 、這三個物理量之間的關系是（ ） ：

5、 ： ： ： 例3、 在繞地球做勻速圓周運動的航天飛機的外表面上，有一隔熱陶瓷片自動脫落，則陶瓷片的運動情況是 ：平拋運動 ：自由落體運動 ：仍按原軌道做勻速圓周運動 ：做速圓周運動，逐漸落后于航天飛機 【針對訓練】 1、利用所學的知識，推導第一宇宙速度的表達式。 2、在某星球上，宇航員用彈簧稱稱得質量為的砝碼的重為，乘宇宙飛船在靠近該星球表面空間飛行，測得其環(huán)繞周期是。根據上述數(shù)據，試求該星球的質量 3、地球的同步衛(wèi)星距地面高約為地球半徑的5倍，同步衛(wèi)星正下方的地面上有一靜止的物體，則同步衛(wèi)星與物體的向心加

6、速度之比是多少？若給物體以適當?shù)睦@行速度，使成為近地衛(wèi)星，則同步衛(wèi)星與近地衛(wèi)星的向心加速度之比為多少？ 4、我們國家在1986年成功發(fā)射了一顆實用地球同步衛(wèi)星，從1999年至今已幾次將“神州”號宇宙飛船送入太空。在某次實驗中，飛船在空中飛行了36,繞地球24圈。那么同步衛(wèi)星與飛船在軌道上正常運轉相比較 （ ） ：衛(wèi)星運轉周期比飛船大 ：衛(wèi)星運轉速率比飛船大 ：衛(wèi)星運轉加速度比飛船大 ：衛(wèi)星離地高度比飛船大 5、甲、乙 兩顆人造地球衛(wèi)星在同一軌道平面上的不同高度處同向運行，甲距地面高度為地球半徑的0.5倍，乙甲距地面高度為地球半徑的5倍，兩衛(wèi)星在某一時刻正好位于地球表面

7、某處的正上空，試求：（1）兩衛(wèi)星運行的速度之比；（2）乙衛(wèi)星至少經過多少周期時，兩衛(wèi)星間的距離達到最大？ 6、一宇航員在某一行星的極地著陸時，發(fā)現(xiàn)自己在當?shù)氐闹亓κ窃诘厍蛏现亓Φ?.01倍，進一步研究還發(fā)現(xiàn)，該行星一晝夜的時間與地球相同，而且物體在赤道上完全失去了重力，試計算這一行星的半徑。 7、偵察衛(wèi)星通過地球兩極上空的圓軌跡運動，他的運行軌道距地面高度為，要使衛(wèi)星在一天的時間內將地面上赤道各處在日照條件下的情況全部拍攝下來，衛(wèi)星在通過赤道上空時，衛(wèi)星上的攝像機至少應拍攝地面上赤道圓周的弧長是多少？（設地球的半徑為，地面處重力加速度為，地球自轉周期為）

8、 8．登月火箭關閉發(fā)動機在離月球表面112km的空中沿圓形軌道運動，周期是120.5min,月球的半徑是1740km，根據這組數(shù)據計算月球的質量和平均密度。 【學后反思】 _____________________________________________________________________________________________________________________。 參考答案： [自主學習]一、1. 2. 二、1. 2. [典型例題]例一.km/s 例二. 例三. [針對訓練]1.略 2. 3.（1）6：1 （2）1：36 4. 5.（1）2：1（2） 6. 7. 8． ，