1、6.5 宇宙航行（学案）
一、学习目标 1.了解人造卫星的有关知识
2.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。
二、课前预习
A
B
C
D
1、设天体A绕天体B做匀速圆周运动，则天体A的线速度、角速度、周期及加速度的大小分别由哪些量决定？
2、请大家看下面的几条卫星轨道，试判断哪几条是可能的，哪几条是不可能的？并总结卫星轨道的特点。
3、关于发射卫星的问题，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，落地点也就一次比一次远。如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星。如图。请你替牛顿算一算
2、需要多大的速度物体才能不落回地球，而是像卫星一样绕地球做匀速圆周运动？
4、为什么抛出速度小于7.9km/s时物体会落到地面上，而不会做匀速圆周运动呢？
5、如果抛出速度大于7.9km/s呢？
6、通过刚才的计算我们知道7.9km/s的速度是卫星在地球表面运动时的速度，即近地卫星的速度。实际应用中的近地卫星在100～200km的高度飞行，与地球半径6400km相比，完全可以说是在“地面附近”飞行，可以用地球半径R代表卫星到地心的距离r即轨道半径。
7、比近地轨道外层轨道上的卫星的线速度与7.9km/s相比是大还是小呢？
8、如果要将卫星发现到外层轨道，发射速度应该比7.9km/s大
3、还是小呢？
9、第一宇宙速度是 的环绕速度，同时也是 的发射速度。（“最大”或“最小”）
10、什么是同步卫星？同步卫星有哪些特点？几颗同步卫星就能实现全球通信？
三、经典例题
1
2
3
4
例1、如图所示，，试比较四颗卫星的线速度、角速度、周期及加速度的大小关系。
例2、可发射一颗人造卫星，使其圆轨道满足下列条件（ ）
A、与地球表面上某一纬度线（非赤道）是共面的同心圆
B、与地球表面上某一经度线是共面的同心圆
C、与地球表面上的赤道线是共面同心圆,且卫星相对地面是运动的
D、与地球表面上的赤道线是共面同心圆,且卫星相对地面是静止的
例3
4、我国自行研制的“风云一号”、“风云二号”气象卫星运行的轨道是不同的。“一号”是极地圆形轨道卫星。其轨道平面与赤道平面垂直，周期是12h；“二号”是地球同步卫星。两颗卫星相比 号离地面较高； 号观察范围较大； 号运行速度较大。若某天上午8点“风云一号”正好通过某城市的上空，那么下一次它通过该城市上空的时刻将是 。
例4、假设地球质量不变，而地球半径增大到原来的2倍，那么从地球发射人造卫星的第一宇宙速度为原来的（ ）倍
A B C D 2
例5、同步卫星是指相对于地面不
5、动的人造卫星（ ）
A.它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同的值
B.它可以在地面上任一点的正下方，但离地心的距离是一定的
C.它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的值
D.它只能在赤道的正上方，但离地心的距离是一定的
四、巩固练习
1、假定宇宙空间站绕地球做匀速圆周运动，则在空间站上，下列实验不能做成的是：（ ）
A、天平称物体的质量 B、用弹簧秤测物体的重量
C、用测力计测力 D、用水银气压计测飞船上密闭仓内的气体压强
2、月球的质量约为地球的1/81，半径约为地球半径的1/4，地球上第一宇宙速
6、度约为7.9km/s,则月球上第一宇宙速度为多少？
3、人造地球卫星与地面的距离为地球半径的1.5倍，卫星正以角速度ω做匀速圆周运动，地面的重力加速度为，、 、这三个物理量之间的关系是（ ）
： ： ： ：
4、下列关于地球同步卫星的说法中正确的是：（ ）
A、为避免通讯卫星在轨道上相撞，应使它们运行在不同的轨道上
B、通讯卫星定点在地球赤道上空某处，所有通讯卫星的周期都是24h
C、不同国家发射通讯卫星的地点不同，这些卫星的轨道不一定在同一平面上
D、不同通讯卫星运行的线速度大小是相同的，加速度的大小也是相同的。
5、地球同步卫星到地心的距离r可由求出，已知式中a的单位是m，b的单位是s，c的单位是m/s2，则： （ ）
A．a是地球半径，b是地球自转的周期，C是地球表面处的重力加速度；
B．a是地球半径。b是同步卫星绕地心运动的周期，C是同步卫星的加速度；
C．a是赤道周长，b是地球自转周期，C是同步卫星的加速度
D．a是地球半径，b是同步卫星绕地心运动的周期，C是地球表面处的重力加速度。
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