万有引力与航天教案②.doc

航天问题 一、三种宇宙速度比较 宇宙速度 数值(km/s) 意义 第一宇 宙速度 7.9 这是卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度，若7.9 km/s≤v＜11.2 km/s，物体绕______运行(环绕速度) 第二宇宙速度 11.2 这是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度，若11.2 km/s≤v＜16.7 km/s，物体绕______运行(脱离速度) 第三宇宙速度 16.7 这是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，若v≥16.7 km/s，物体将脱离____________在宇宙空间运行(逃逸速度) 二、人造卫星 1．人造卫星的动力学特征 万有引力提供向心力，即G＝m＝mrω2＝mr。 2.人造卫星的运动学特征(1)线速度v：v＝________，随着轨道半径的增大，卫星的线速度减小。(2)角速度ω：ω＝________，随着轨道半径的增大，卫星的角速度减小。(3)周期T：T＝________，随着轨道半径的增大，卫星的周期增大。3.地球同步卫星的特点(1)轨道平面一定：____________________。(2)周期一定：与地球______________，即T＝24 h＝86 400 s。(3)角速度一定：与地球自转的__________。(4)高度一定：据G＝mr得r＝＝4.24×104 km，卫星离地面高度h＝r－R≈6R(为恒量)。(5)速率一定：运动速度v＝2πr/T＝3.07 km/s(为恒量)。(6)绕行方向一定：与地球自转的__________。4.极地卫星和近地卫星(1)极地卫星运行时每圈都经过南北两极，由于地球自转，极地卫星可以实现全球覆盖。(2)近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星，其运行的轨道半径可近似认为等于__________，其运行线速度约为7.9 km/s。(3)两种卫星的轨道平面一定通过__________。1.(2012·江苏苏、锡、常、镇四市统考)“神舟七号”绕地球做匀速圆周运动的过程中，下列事件不可能发生的是( )A.航天员在轨道舱内能利用弹簧拉力器进行体能锻炼B.悬浮在轨道舱内的水呈现圆球状C.航天员出舱后，手中举起的五星红旗迎风飘扬D.从飞船舱外自由释放的伴飞小卫星与飞船的线速度相等2.由于通讯和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步轨道卫星，这些卫星的( )A.质量可以不同 B．轨道半径可以不同C.轨道平面可以不同 D．速率可以不同3.(2012·江西九校联考)某人造卫星绕地球做匀速圆周运动，设地球半径为R，地面重力加速度为g。下列说法正确的是( )A.人造卫星的最小周期为πB.卫星在距地面高度R处的绕行速度为C.卫星在距地面高度R处的加速度为D.地球同步卫星的速率比近地卫星的速率小，所以发射同步卫星所需的能量较小4.(2012·江苏无锡期末)“嫦娥二号”于2010年10月1日发射，其环月飞行的高度距离月球表面100 km，所探测到的有关月球的数据比环月飞行高度为200 km的“嫦娥一号”更加翔实，若两颗卫星环月运行均可视为匀速圆周运动，运行轨道如图所示，则( ),A.“嫦娥二号”环月运行时的周期比“嫦娥一号”小B.“嫦娥二号”环月运行时的线速度比“嫦娥一号”小C.“嫦娥二号”环月运行时的角速度比“嫦娥一号”小D.“嫦娥二号”环月运行时的向心加速度比“嫦娥一号”小一、卫星绕地球的转动与物体随地球自转的比较自主探究1＝( ) 乙 思考1：地球同步卫星的周期是多少？ 思考2：b卫星的周期是多少？ 归纳要点 卫星绕地球的转动与物体随地球自转的比较 项目 卫星绕地球的转动 物体随地球自转的转动 向心力 地球对卫星的引力 地球对物体的引力和地面支持力的合力 向心力的方向 指向地心 垂直指向地轴 向心加速度 a1＝G a2＝ω2R＝≈0.034 m/s2 二、近地卫星、同步卫星和月球的比较 自主探究2某太空站在地球赤道平面内的圆周轨道上运行，其离地面高度为地球同步卫星离地面高度的六分之一，且运行方向与地球自转方向一致。下列关于该太空站的说法正确的有( ) A．运行的加速度等于其所在高度处的重力加速度 B．运行的速度等于同步卫星运行速度的倍 C．站在地球赤道上的人可观测到它向西运动 D．在该太空站内工作的宇航员因受到平衡力作用而处于悬浮状态 思考1：太空站做圆周运动的加速度由哪些力提供？ 思考2：太空站运行速度和同步卫星运行速度如何求解？哪个大？ 思考3：太空站内宇航员悬浮的原因是什么？ 归纳要点 1．地球同步卫星特点 (1)只能定位于赤道正上方。 (2)周期等于地球自转周期，T＝24 h。 (3)高度一定，h＝6R(R为地球半径)，即轨道半径r＝7R。 (4)速度小于第一宇宙速度，v≈3.1 km/s。