《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

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)?！鹃喿x指導(dǎo)】 請自主閱讀課本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）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)動時的線 速度。2推導(dǎo)方法：由 g Mm_ = mv-,應(yīng)用近地條件 r = R （ R為地球半徑），代入可得 r rv =JGM-= JgR = 7.9km/s （GM= gR2）。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(yùn)動的人造衛(wèi) 星的最大運(yùn)行速度。2 .第二宇宙速度（脫離速度）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。若衛(wèi)星的發(fā)射速度 7.9km/s <v<11.2km/s時，衛(wèi)星的軌道是橢圓形的，地球處于 橢圓的一個焦點(diǎn)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v=16.7km/s?！菊n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.2D. 2倍4 . 1989年10月18日，人類發(fā)射的“伽利略”號木星探測器進(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/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/s D,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(yùn)動的衛(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)動且都相對靜止?！菊n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(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01星”，下列說法正確的是（）A .運(yùn)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(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 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)動的向心力是萬有引 力。近地衛(wèi)星的運(yùn)動速度為第一宇宙速度，是繞地做勻速圓周運(yùn)動的人造衛(wèi)星的最大繞行 速度。在地球赤道上與地球相對靜止的物體，其圓周運(yùn)動半徑亦為地球半徑，但它做圓周運(yùn) 動所需向心力僅是地球萬有引力的一個分力?！菊n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>a3B. a3>a2>aC a2>a3>a1D. a2>a1>a3四、人造衛(wèi)星的變軌問題2由于人造衛(wèi)星繞地運(yùn)動所需向心力來源于地球的萬有引力，即G工1=mv-。若衛(wèi)r r22星由于某種原因使其速度 v突然變化時，F(xiàn)萬與mv-不再相等。當(dāng)F萬m時，衛(wèi)星做 rr2近心運(yùn)動；當(dāng)F萬v mJ 時，衛(wèi)星做離心運(yùn)動。 r【課堂練習(xí)】1. 一衛(wèi)星正繞地球做勻速圓周運(yùn)動。現(xiàn)啟動衛(wèi)星的發(fā)動機(jī)使其速度增大，待它運(yùn)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(yùn)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(jī)械能變小2. 2008年9月25日，我國成功發(fā)射了 神舟七號”載人飛船。假設(shè)飛船繞地球做勻速圓周 運(yùn)動，下列說法中正確的是（）A.若知道飛船運(yùn)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(shí)現(xiàn)對接D.若飛船返回地球， 在進(jìn)入大氣層之前的無動力飛行過程中，飛船的動能逐漸增大，機(jī)械能保持不變【課后鞏固】優(yōu)化方案課后作業(yè)本P117P118 1、 2、 4、 7、 10、 11三水中學(xué)物理科組內(nèi)部資料一 4 一