1、第5节 宇宙航行学习目标1.了解人造地球卫星的运行特点；2.学会处理涉及人造地球卫星运动的问题；3.知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度；4.感受人类对客观世界不断探究的精神和情感。自主学习1.牛顿在思考万有引力定律时就曾想过，从高山上水平抛出物体，速度一次比一次大，落地点 。假如速度足够大，物体就 ，它将绕地球运动，成为 。2.第一宇宙速度是物体在 绕地球做匀速圆周运动的速度，大小为_ km/s，第一宇宙速度是卫星 的环绕速度，也是放射卫星的 速度。3.其次宇宙速度是指将卫星放射出去使其克服 ，永久离开地球，即摆脱地球的束缚所需要的最小放射速度，其大小为 km/s。4.第三宇宙速
2、度是指使放射出去的卫星摆脱太阳引力的束缚，飞到 外所需要的最小放射速度，其大小为 km/s。5.人造地球卫星绕地球做圆周运动，其所受地球对它的 供应它做圆周运动的向心力，则有：= = = ，由此可得= ，= ，= 。自我检测1.（多选）关于第一宇宙速度，下列说法正确的是（ ）A.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B.它是近地圆轨道上人造地球卫星的运行速度C.它是使卫星进入近地圆轨道的最小放射速度D.它是卫星在椭圆轨道上运行时在远地点的速度图6-5-12.（多选）如图6-5-1所示，是在地球大气层外圆形轨道上运动的三颗卫星，和质量相等且小于的质量，则（ ）A.所需向心力最小B.的周期相同且大于
3、的周期C.的向心加速度大小相等，且大于的向心加速度D.的线速度大小相等，且小于的线速度3.（单选）探测器绕月球做匀速圆周运动，变轨后在周期较小的轨道上仍做匀速圆周运动，则变轨后与变轨前相比（ ） A.轨道半径变小B.向心加速度变小C.线速度变小D.角速度变小课内探究一、宇宙速度1.抛出的石头会落地，为什么飞船及卫星会绕地球运动呢？2.平抛物体的初速度满足什么条件时，物体就不再落回地面？3.7.9 km/s是否是人造地球卫星绕地球运行的最小速度？4.人造地球卫星的与的关系？卫星的运行速度：卫星的角速度：卫星的周期：卫星的向心加速度：说明：（1）对于绕地球运行的不同圆轨道卫星，其只与其环绕半径有关
4、，但不同卫星所受向心力与其环绕半径和质量均有关；（2）与的关系不仅适用于卫星绕地球的运动，也适用于绕其他天体运行的卫星或行星。例1 （单选）在圆轨道上运行的质量为的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径，地面上的重力加速度为，则下列说法中正确的是（ ）A.卫星运行的速度为B.卫星运行的周期为4C.卫星的加速度为D.卫星的加速度为例2 有两颗人造卫星，都绕地球做匀速圆周运动，已知它们的轨道半径之比=41,则（1）卫星的线速度之比和角速度之比；（2）卫星的周期之比；（3）卫星的向心加速度之比。5.（1）什么是第一宇宙速度？第一宇宙速度有何特点？（2）请用至少两种方法推导第一宇宙速度的大小？方法一
5、：方法二：拓展结论：放射速度、环绕速度及其与半径的关系。（1）放射速度： ；环绕速度： 。（2）放射速度与环绕速度不同，由知：轨道半径越大，环绕速度 ，但放射速度 。6.什么是其次宇宙速度、第三宇宙速度？拓展结论：（1）其次宇宙速度称为 速度，第三宇宙速度称为 速度。7.9 km/s是 的放射速度，但却是 的环绕速度。7.9 km/s11.2 km/s时，卫星的轨道是 的，地球在 上。11.2 km/s16.7 km/s时，卫星脱离地球的束缚，成为太阳系的一颗 。当16.7 km/s时，卫星摆脱太阳的引力，逃到太阳系以外去了。例3 （单选）我国的“嫦娥二号”探月卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表
6、面。已知月球的质量约为地球质量的，月球的半径约为地球半径的，地球上的第一宇宙速度约为7.9 km/s，则该探月卫星绕月运行的速率约为（ ） A.0.4 km/s B.1.8 km/sC.11 km/s D.36 km/s例4 宇航员来到月球表面做“自由落体”试验，将一重物由距月球表面高处自由释放，重物经时间t落到月球表面，设月球的半径为，据上述信息求解：（1）飞船在月球表面四周绕月球做匀速圆周运动必需具有的速率；（2）飞船在月球表面绕月球做匀速圆周运动的最小周期。例5 （单选）人类曾向木星放射“伽利略”号木星探测器，该探测器在太空中行程37亿千米并最终成功进入绕木星运行的轨道。此后不断发回拍摄
7、到的照片，为人类近距离了解木星供应了大量的资料，则人类在地面上放射“伽利略”号的速度应为（ ）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/sD.大于16.7 km/s二、幻想成真阅读教材“幻想成真”部分，归纳在航空航天领域的成就。（1）世界成就：_。（2）中国成就：_。 巩固练习1.（单选）人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其环绕速度可以是下列的哪些数据（ ）A.确定等于7.9 km/sB.等于或小于7.9 km/sC.确定大于7.9 km/sD.介于7.9 km/s11.2 km/s2.（单选）假如一颗做圆周运动的人
8、造地球卫星的轨道半径增加到原来的2倍，且仍做圆周运动，则下列说法正确的是（ ）依据公式可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍依据公式可知卫星所需的向心力将减小到原来的依据公式可知地球供应的向心力将减小到原来的依据上述和给出的公式，可知卫星运行的线速度将减小到原来的A.B.C.D.3.若取地球的第一宇宙速度为8 km/s，某行星的质量是地球的6倍，半径是地球的1.5倍，则这颗行星的第一宇宙速度约为多大？沟通争辩1.是否存在某一卫星的轨道与某一纬度线(非赤道)是共面同心圆？请查阅相关资料，简述人造卫星的几种运动轨道。2.依据本节所学内容，推断能否放射一颗周期为60 min的人造地球卫星，请说明理由。3.怎样理解人造卫星的超重、失重现象。自我检测参考答案1.BC 2.ABD 3.A
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