【中學(xué)教材全解】2020-2021學(xué)年人教版高中物理必修2-第6章-第5節(jié)-宇宙航行課時(shí)學(xué)案

第5節(jié)宇宙航行學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行特點(diǎn)；2.學(xué)會(huì)處理涉及人造地球衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的問題；3.知道三個(gè)宇宙速度的含義和數(shù)值，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度；4.感受人類對(duì)客觀世界不斷探究的精神和情感。自主學(xué)習(xí)1.牛頓在思考萬有引力定律時(shí)就曾想過，從高山上水平拋出物體，速度一次比一次大，落地點(diǎn)。假如速度足夠大，物體就，它將繞地球運(yùn)動(dòng)，成為。2.第一宇宙速度是物體在繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度，大小為________km/s，第一宇宙速度是衛(wèi)星的環(huán)繞速度，也是放射衛(wèi)星的速度。3.其次宇宙速度是指將衛(wèi)星放射出去使其克服，永久離開地球，即擺脫地球的束縛所需要的最小放射速度，其大小為km/s。4.第三宇宙速度是指使放射出去的衛(wèi)星擺脫太陽引力的束縛，飛到外所需要的最小放射速度，其大小為km/s。5.人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，其所受地球?qū)λ墓?yīng)它做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，則有：QUOTE===，由此可得QUOTE=，QUOTE=，QUOTE=。自我檢測(cè)1.（多選）關(guān)于第一宇宙速度，下列說法正確的是（）A.它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度B.它是近地圓軌道上人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行速度C.它是使衛(wèi)星進(jìn)入近地圓軌道的最小放射速度D.它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)在遠(yuǎn)地點(diǎn)的速度圖6-5-12.（多選）如圖6-5-1所示，QUOTE是在地球大氣層外圓形軌道上運(yùn)動(dòng)的三顆衛(wèi)星，QUOTE和QUOTE質(zhì)量相等且小于QUOTE的質(zhì)量，則（）圖6-5-1A.QUOTE所需向心力最小B.QUOTE的周期相同且大于QUOTE的周期C.QUOTE的向心加速度大小相等，且大于QUOTE的向心加速度D.QUOTE的線速度大小相等，且小于QUOTE的線速度3.（單選）探測(cè)器繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，變軌后在周期較小的軌道上仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則變軌后與變軌前相比（）A.軌道半徑變小 B.向心加速度變小C.線速度變小 D.角速度變小課內(nèi)探究一、宇宙速度1.拋出的石頭會(huì)落地，為什么飛船及衛(wèi)星會(huì)繞地球運(yùn)動(dòng)呢？2.平拋物體的初速度滿足什么條件時(shí)，物體就不再落回地面？3.7.94.人造地球衛(wèi)星的QUOTE與QUOTE的關(guān)系？衛(wèi)星的運(yùn)行速度：衛(wèi)星的角速度：衛(wèi)星的周期：衛(wèi)星的向心加速度：說明：（1）對(duì)于繞地球運(yùn)行的不同圓軌道衛(wèi)星，其QUOTE只與其環(huán)繞半徑QUOTE有關(guān)，但不同衛(wèi)星所受向心力與其環(huán)繞半徑QUOTE和質(zhì)量均有關(guān)；（2）QUOTE與QUOTE的關(guān)系不僅適用于衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動(dòng)，也適用于繞其他天體運(yùn)行的衛(wèi)星或行星。例1（單選）在圓軌道上運(yùn)行的質(zhì)量為QUOTE的人造地球衛(wèi)星，它到地面的距離等于地球半徑QUOTE，地面上的重力加速度為QUOTE，則下列說法中正確的是（）A.衛(wèi)星運(yùn)行的速度為QUOTEB.衛(wèi)星運(yùn)行的周期為4πQUOTEC.衛(wèi)星的加速度為QUOTED.衛(wèi)星的加速度為QUOTE例2有兩顆人造衛(wèi)星，都繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知它們的軌道半徑之比QUOTE=4∶1,則（1）衛(wèi)星的線速度之比和角速度之比；（2）衛(wèi)星的周期之比；（3）衛(wèi)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點(diǎn)？（2）請(qǐng)用至少兩種方法推導(dǎo)第一宇宙速度的大?。糠椒ㄒ唬悍椒ǘ和卣菇Y(jié)論：放射速度、環(huán)繞速度及其與半徑的關(guān)系。（1）放射速度：；環(huán)繞速度：。（2）放射速度與環(huán)繞速度不同，由QUOTE知：軌道半徑越大，環(huán)繞速度，但放射速度。6.什么是其次宇宙速度、第三宇宙速度？拓展結(jié)論：（1）其次宇宙速度稱為速度，第三宇宙速度稱為速度。QUOTE7.9km/s是的放射速度，但卻是的環(huán)繞速度。①7.9km/s<QUOTE<11.2km/s時(shí)，衛(wèi)星的軌道是的，地球在上。②11.2km/s<QUOTE<16.7km/s時(shí)，衛(wèi)星脫離地球的束縛，成為太陽系的一顆。③當(dāng)QUOTE≥16.7km/s時(shí)，衛(wèi)星擺脫太陽的引力，逃到太陽系以外去了。例3（單選）我國的“嫦娥二號(hào)”探月衛(wèi)星的軌道是圓形的，且貼近月球表面。已知月球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的QUOTE，月球的半徑約為地球半徑的QUOTE，地球上的第一宇宙速度約為7.9km/s，則該探月衛(wèi)星繞月運(yùn)行的速率約為（）A.0.4km/s B.1.8kmC.11km/s D.36k例4宇航員來到月球表面做“自由落體”試驗(yàn)，將一重物由距月球表面高QUOTE處自由釋放，重物經(jīng)時(shí)間t落到月球表面，設(shè)月球的半徑為QUOTE，據(jù)上述信息求解：（1）飛船在月球表面四周繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)必需具有的速率；（2）飛船在月球表面繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最小周期。例5（單選）人類曾向木星放射“伽利略”號(hào)木星探測(cè)器，該探測(cè)器在太空中行程37億千米并最終成功進(jìn)入繞木星運(yùn)行的軌道。此后不斷發(fā)回拍攝到的照片，為人類近距離了解木星供應(yīng)了大量的資料，則人類在地面上放射“伽利略”號(hào)的速度應(yīng)為（）A.等于7.9km/sB.大于7.9km/s而小于11.2km/sC.大于11.2km/s而小于16.7km/sD.大于16.7km/s二、幻想成真閱讀教材“幻想成真”部分，歸納在航空航天領(lǐng)域的成就。（1）世界成就：__________________________________________________________。（2）中國成就：______________________________________________________________。鞏固練習(xí)1.（單選）人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其環(huán)繞速度可以是下列的哪些數(shù)據(jù)（）A.確定等于7.9km/sB.等于或小于7.9km/sC.確定大于7.9km/sD.介于7.9km/s~11.2km/s2.（單選）假如一顆做圓周運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星的軌道半徑增加到原來的2倍，且仍做圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說法正確的是（）①依據(jù)公式QUOTE可知衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線速度將增大到原來的2倍②依據(jù)公式QUOTE可知衛(wèi)星所需的向心力將減小到原來的QUOTE③依據(jù)公式QUOTE可知地球供應(yīng)的向心力將減小到原來的QUOTE④依據(jù)上述②和③給出的公式，可知衛(wèi)星運(yùn)行的線速度將減小到原來的QUOTEA.①③ B.②③ C.②④ D.③④3.若取地球的第一宇宙速度為8km/s，某行星的質(zhì)量是地球的6倍，半徑是地球的1.