《萬有引力定律與航天》第二節(jié)《萬有引力定律的應(yīng)用》學(xué)案2

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1、物理（必修二）教學(xué)案?第三章 萬有引力定律及其應(yīng)用 2012 年 月 日（第 周星期） 萬有引力定律的應(yīng)用（二） 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 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(diǎn)。 3 .理解近地衛(wèi)星的特點(diǎn)。 重點(diǎn)難點(diǎn)：理解第一宇宙速度，理解同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星的特點(diǎn)。 【閱讀指導(dǎo)】 請(qǐng)自主閱讀課本P53— P54內(nèi)容 填寫《優(yōu)化方案》P49 “課前自主學(xué)案”內(nèi)容 【課堂教學(xué)】 一、宇宙速度 1 .第一宇宙速度（環(huán)繞速度） ①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(yùn)動(dòng)時(shí)的線 速度。 2 ②推導(dǎo)方法：由 g Mm_ =

2、 mv-,應(yīng)用近地條件 r = R （ R為地球半徑），代入可得 r r v =JGM-= JgR = 7.9km/s （GM= gR2）。 ③第一宇宙速度的意義：發(fā)射人造衛(wèi)星時(shí)的最小速度，繞地做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi) 星的最大運(yùn)行速度。 2 .第二宇宙速度（脫離速度） ①在地面上發(fā)射人造衛(wèi)星，使之能夠脫離地球的引力作用，成為繞太陽運(yùn)行的人造行 星所必須達(dá)到的最小發(fā)射速度，其大小為 v=11.2km/s。 ②若衛(wèi)星的發(fā)射速度 7.9km/s

3、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 v=16.7km/s。 【課堂練習(xí)】 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(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

4、鄭州高一檢測）假設(shè)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(yīng)為原來的（ ） A. 22 倍 B. j倍 .2 D. 2倍 4 . 1989年10月18日，人類發(fā)射的“伽利略”號(hào)木星探測器進(jìn)入太空，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，人類發(fā)射該探測器的發(fā) 射速度應(yīng)為（ ） A.等于 7.9 km/s B.大于 7.9 km/s 而小于 11.2 km/s C.大于 11.2 km/s 而小于 16.7 km/s D,大于 16.7 km/s 二、同步衛(wèi)星 同步衛(wèi)星是指在赤

5、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(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星, 同步衛(wèi)星又叫通訊衛(wèi)星。其特點(diǎn)包括： 1 .同步衛(wèi)星的運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致。 2 .同步衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)同期相同， T = 24h。 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 3.6X104kmo 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(yùn)動(dòng)且都相對(duì)靜止。 【課堂練習(xí)】 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

6、道半徑可以不同 C.軌道平面可以不同 D.速率可以不同 2 .（雙選）據(jù)報(bào)道，我國數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星 天鏈一號(hào)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(diǎn)在東經(jīng) 77。赤道上空的 同步軌道.關(guān)于成功定點(diǎn)后的 天鏈一號(hào)01星”，下列說法正確的是（ ） A .運(yùn)行速度小于7.9km/s B.離地面高度一定，相對(duì)地面靜止 C.繞地球運(yùn)行的角速度比月球繞地球運(yùn)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 三水中學(xué)物理科組 內(nèi)部資料 一 3 一 物理（必修二）教學(xué)案?第三章 萬有引力定律及其應(yīng)用 2012 年

7、 月 日（第 周星期） 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(yùn)動(dòng)的向心力是萬有引 力。近地衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)速度為第一宇宙速度，是繞地做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星的最大繞行 速度。 在地球赤道上與地球相對(duì)靜止的物體，其圓周運(yùn)動(dòng)半徑亦為地球半徑，但它做圓周運(yùn) 動(dòng)所需向心力僅是地球萬有引力的一個(gè)分力。 【課堂練習(xí)】 1,同步衛(wèi)星的加速度為 ai,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（ ） A. a1>a2>a3 B. a3>a2>a〔 C ? a2>a3>a1 D. a2>a1>a3 四、人造衛(wèi)星的變軌問題 2 由于

8、人造衛(wèi)星繞地運(yùn)動(dòng)所需向心力來源于地球的萬有引力，即 G工1=mv-。若衛(wèi) r r 2 2 星由于某種原因使其速度 v突然變化時(shí)，F(xiàn)萬與mv-不再相等。當(dāng)F萬〉m時(shí)，衛(wèi)星做 r r 2 近心運(yùn)動(dòng)；當(dāng)F萬v mJ 時(shí)，衛(wèi)星做離心運(yùn)動(dòng)。 r 【課堂練習(xí)】 1. 一衛(wèi)星正繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)啟動(dòng)衛(wèi)星的發(fā)動(dòng)機(jī)使其速度增大，待它運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，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(jī)械能變小 2. 2008年9月25日，我國成功發(fā)射了 神舟七號(hào)”載人飛船。假設(shè)飛船繞地球做勻速圓周 運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是 （ ） A.若知道飛船運(yùn)動(dòng)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(gè)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(shí)現(xiàn)對(duì)接 D.若飛船返回地球， 在進(jìn)入大氣層之前的無動(dòng)力飛行過程中， 飛船的動(dòng)能逐漸增大， 機(jī)械能保持不變 【課后鞏固】 《優(yōu)化方案課后作業(yè)本》 P117?P118 1、 2、 4、 7、 10、 11 三水中學(xué)物理科組 內(nèi)部資料 一 4 一