湖南省隆回县万和实验学校高一物理：6.5《宇宙航行》学案(人教版必修2)
高中高中物理 第六章《万有引力与航天》6.5宇宙航行学案新人教版必修2
【课题名称】6.5宇宙航行课型新授课时 1 编号14 【学习目标】 1.了解人造卫星的有关知识。
知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。
2.通过实例，了解人类对太空的探索过程。
【学习重点】第一宇宙速度的推导，了解第二、第三宇宙速度。
【学习难点】运行速率与轨道半径之间的关系。
【教法】三步五段学情调查、情境导入1、复习万有引力定律的表达式：2、复习向心力的表达式：问题展示、合作探究一、宇宙速度（1）第一宇宙速度问题：牛顿实验中，炮弹至少要以多大的速度发射，才能在地面附近绕地球做匀速圆周运动？(地球半径为6400km,地球质量为5.98×1024kg)结论：如果发射速度小于，炮弹将落到地面，而不能成为一颗卫星；发射速度等于，它将在地面附近作匀速圆周运动；要发射一颗半径大于地球半径的人造卫星，发射速度必须大于。
可见，向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要困难。
意义：第一宇宙速度是人造卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动所必须具有的速度，所以也称为速度。
（2）第二宇宙速度大小，意义：使卫星挣脱地球的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度，也称为速度。
注意：发射速度大于，而小于，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆；等于或大于时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。
（3）第三宇宙速度大小，意义：使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。
注意：发射速度大于，而小于，卫星绕太阳作椭圆运动，成为一颗人造行星。
如果发射速度大于等于，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。
二、同步卫星同步卫星具有几个特点？【例题1】有两颗人造卫星，都绕地球做匀速圆周运行，已知它们的轨道半径之比r1：r2＝4：1，求这颗卫星的：⑴线速度之比；⑵角速度之比；⑶周期之比；⑷向心加速度之比。
【例题2】能否发射一颗周期为80min的人造地球卫星并说明原因？当堂检测、巩固提升A1、人造地球卫星的轨道半径越大，则（）请同学们独立完成独立思考完成讨论，代表发言小组合作、讨论学生代表发言A.速度越小，周期越小B.速度越小，周期越大C.速度越大，周期越小D.速度越大，周期越大 A2．关于人造卫星，下列说法中不可能的是 ( ) A ．人造卫星环绕地球运行的速率是7．9km ／s B ．人造卫星环绕地球运行的速率是5．0km ／s C ．人造卫星环绕地球运行的周期是80min D ．人造卫星环绕地球运行的周期是200minA3．人造地球卫星围绕地球作匀速圆周运动，其速率（ ）A.一定等于7.9s km /B.一定大于7.9s km /C.等于或小于7.9s km /D.介于7.9～11.2s km /之间B4．两个质量相等的人造地球卫星a 、b 绕地球运行的轨道半径ra=2rb ，下列说法中正确的是：( ) A 、由公式F=r m v 2可知，卫星a 的向心力是b 的1/2， B 、由公式F=G 2r Mm可知，卫星a 的向心力是b 的1/4，C 、由公式F=m r v 2可知，卫星a 的向心力是b 的2倍， D 、以上说法都不对。
高中物理6.5宇宙航行教学设计新人教版必修2
6.5 宇宙航行【整体设计】本节重点讲述人造卫星的发射原理，推导了第一宇宙速度，并介绍了第二、第三宇宙速度.人造卫星是万有引力定律在天文学上应用的一个实例，是人类征服自然的见证，体现了知识的力量，是学生学习了解现代科技知识的一个极好素材。
.教材不但介绍了人造卫星中一些基本理论，更是在其中渗透了很多研究实际物理问题的物理方法。
因此本节课是“万有引力定律与航天”中的重要内容，是学生进一步学习研究天体物理问题的理论基础。
另外，学生通过对人造卫星、宇宙速度的了解，也将潜移默化地产生对航天科学的热爱，增强民族自信心和自豪感。
本节内容涉及人造卫星的运动规律和三个宇宙速度的含义，在处理有关卫星的问题时，可以按匀速圆周运动模型处理，进而结合向心力公式、向心加速度公式及圆周运动公式，推导已知量和未知量的关系。
学习宇宙速度时，要对比记忆，明确其物理意义.应掌握推导过程，体会推导第一宇宙速度的物理思想，另外，结合向心运动或离心运动分析卫星轨道如何变化或改变的原因。
【教学重点】会推导第一宇宙速度，了解第二、第三宇宙速度.【教学难点】运行速率与轨道半径之间的关系.【课时安排】1课时【三维目标】知识与技能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。
3.通过实例，了解人类对太空的探索历程。
过程与方法1.能通过航天事业的发展史说明物理学的发展对于自然科学的促进作用。
2.通过用万有引力定律推导第一宇宙速度，培养学生运用知识解决问题的能力。
情感态度与价值观1.通过对我国航天事业发展的了解，进行爱国主义的教育。
2.关心国内外航空航天事业的发展现状与趋势，有将科学技术服务于人类的意识。
【课前准备】多媒体课件【教学过程】新课导入飞天梦想：敦煌的飞天壁画嫦娥奔月外国人的飞天梦想课堂探究思考：抛出的石头会落地，为什么卫星、月亮没有落下来？卫星、月亮没有落下来必须具备什么条件？牛顿的人造卫星原理图：探究问题一：以多大的速度抛出一个物体，它才会绕地球表面运动不会落下来？(已知Ｇ=6.67×10-11N·m2/kg2 , 地球质量M=5.89×1024kg, 地球半径R=6400km)法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力法二：重力提供物体作圆周运动的向心力（若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2）一、宇宙速度1.第一宇宙速度（v=7.9km/s）：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度。
人教版高中物理必修2第六章第5节宇宙航行学案
人教版高中物理必修2第六章第5节宇宙航行学案甲 乙图6-5-1(2)发射过程简介：如图乙所示，发射人造地球卫星，一般使用三级火箭，最后一级火箭脱离时，卫星的速度称为发射速度，使卫星进入地球轨道的过程也大致为三个阶段．2．动力学特点一般情况下可认为人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其向心力由地球对它的万有引力提供． 3．卫星环绕地球运动的规律 由G m E mr 2＝m v 2r 可得v ＝Gm Er. [再判断]1．发射人造地球卫星需要足够大的速度．(√) 2．卫星绕地球运行不需要力的作用．(×)3．卫星的运行速度随轨道半径的增大而增大．(×) [后思考]人造卫星能够绕地球转动而不落回地面，是否是由于卫星不再受到地球引力的作用？图6-5-2【答案】不是，卫星仍然受到地球引力的作用，但地球引力全部用来提供向心力．[合作探讨]在地球的周围，有许多的卫星在不同的轨道上绕地球转动，请思考：图6-5-3探讨1：这些卫星的轨道平面有什么特点？【答案】这些卫星的轨道平面都通过地心．探讨2：这些卫星的线速度、角速度、周期跟什么因素有关呢？【答案】卫星的线速度、角速度、周期都跟卫星的轨道半径有关．[核心点击]1．人造卫星的轨道：卫星绕地球做匀速圆周运动时，由地球对它的万有引力充当向心力．因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，而这样的轨道有多种，其中比较特殊的有与赤道共面的赤道轨道和通过两极点上空的极地轨道．当然也存在着与赤道平面呈某一角度的圆轨道．如图6-5-4所示．图6-5-42．人造卫星的运行规律：人造卫星的运行规律类似行星运行规律．(1)常用关系式．①G Mm r 2＝m v 2r ＝mω2r ＝m 4π2T 2r .②mg ＝G Mm r 2. ③G Mmr 2＝ma .(2)常用结论：卫星离地面高度越高，其线速度越小，角速度越小，周期越大，向心加速度越小．可以概括为“越远越慢、越远越小”．3．地球同步卫星(1)概念：相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星，叫做地球同步卫星． (2)特点：①确定的转动方向：和地球自转方向一致； ②确定的周期：和地球自转周期相同，即T ＝24 h ； ③确定的角速度：等于地球自转的角速度；④确定的轨道平面：所有的同步卫星都在赤道的正上方，其轨道平面必须与赤道平面重合； ⑤确定的高度：离地面高度固定不变(3.6×104 km)； ⑥确定的环绕速率：线速度大小一定(3.1×103 m/s)．1．如图6-5-5所示的三颗人造地球卫星，下列说法正确的是( )图6-5-5典型例题[再判断]1．绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s.(×) 2．在地面上发射人造地球卫星的最小速度是7.9 km/s.(√)3．要发射一颗月球人造卫星，在地面的发射速度应大于16.7 km/s.(×) [后思考]美国有部电影叫《光速侠》，是说一个叫Daniel Light 的家伙在一次事故后，发现自己拥有了能以光速奔跑的能力．根据所学物理知识分析，如果“光速侠”要以光速从纽约跑到洛杉矶救人，可能实现吗？图6-5-6【答案】 不可能实现．当人或物体的速度达到第二宇宙速度时，会脱离地球，到达外太空，即在地表运动的速度不能超过第一宇宙速度7.9 km/s.[合作探讨]发射卫星，要有足够大的速度才行，请思考：图6-5-7探讨1：不同星球的第一宇宙速度是否相同？第一宇宙速度的决定因素是什么？ 【答案】 不同，根据G MmR 2＝m v 2R ，v ＝GMR ，可见第一宇宙速度由星球的质量和半径决定．探讨2：把卫星发射到更高的轨道上需要的发射速度越大还是越小？图6-5-8A ．根据v ＝gr 可知v A <vB <v CB ．根据万有引力定律可知F A >F B >F CC ．角速度ωA >ωB >ωCD ．向心加速度a A <a B <a C【答案】 由题图知三颗不同的人造地球卫星的轨道半径关系为r A <r B <r C由万有引力提供向心力得GMm r 2＝m v 2r＝mrω2＝ma 可知v ＝GMr所以v A >v B >v C ，A 选项错误；由于三颗卫星的质量关系不确定，故万有引力大小不确定，B 选项错误；ω＝GM r 3，所以ωA >ωB >ωC ，C 选项正确；a ＝GM r 2，所以a A >a B >a C ，故D 选项错误． C3．星球上的物体脱离星球引力所需的最小速度称为该星球的第二宇宙速度．星球的第二宇宙速度v 2与其第一宇宙速度v 1的关系是v 2＝2v 1.已知某星球的半径为r ，表面的重力加速度为地球表面重力加速度g 的16，不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为( )A.grB.16grC.13gr D.13gr【答案】 由第一宇宙速度公式可知，该星球的第一宇宙速度为v 1＝gr6，结合v 2＝2v 1可得v 2＝13gr ，C 正确．4．(多选)一颗在地球赤道上空运转的同步卫星，距地面高度为h，已知地球半径为R，自转周期为T，地面重力加速度g，则这颗卫星运转的线速度大小为()A．(R＋h)2πT B．RgR＋hC.32πR2gT D.34π2R2g2T2【答案】由匀速圆周运动线速度定义可得：v＝(R＋h)2πT，故A正确．由万有引力提供向心力的线速度表达式可得：G Mm(h＋R)2＝mv2h＋R；在地面上的物体由万有引力等于重力可得：GMmR2＝mg，由上式解得：v＝RgR＋h，故B正确．根据GMm(h＋R)2＝m4π2T2(h＋R)，解得R＋h＝3GMT24π2，v＝(R＋h)2πT联立解得：v＝32πR2gT，选项C正确，D错误；故选ABC.5.如图6-5-9A为静止于地球赤道上的物体，B为近地卫星，C为地球同步卫星．根据以上信息可知()图6-5-9A．卫星B的线速度大于卫星C的线速度B．卫星C的周期比物体A围绕地心转动一圈所需要的时间短C．近地卫星B受到的地球的引力一定大于地球同步卫星C受到的引力D．近地卫星B的质量大于物体A的质量【答案】近地卫星与地球同步卫星有共同的受力特点，即所受到的万有引力提供向心力，在赤道上的物体受到重力和支持力的合力来提供向心力，地球同步轨道卫星与赤道上的物体有共同的转动周期．近地卫星与地球同步轨道卫星所受的万有引力提供向心力，即GMmr2＝m v2r，得v＝GMr，所以v B＞v C，A选项正确．由GMm r 2＝m 4π2T 2r 得T ＝4π2r 3GM ，T B ＜T C ，B 选项错误．物体受到的万有引力由中心天体的质量、物体的质量以及中心天体与物体之间的距离决定，故C 选项错误．D 选项错误． A6.国务院批复，自2016年起将4月24日设立为“中国航天日”.1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440 km ，远地点高度约为2 060 km ；1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35 786 km 的地球同步轨道上．设东方红一号在远地点的加速度为a 1，东方红二号的加速度为a 2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a 3，则a 1、a 2、a 3的大小关系为( )图6-5-10A ．a 2>a 1>a 3B ．a 3>a 2>a 1C ．a 3>a 1>a 2D ．a 1>a 2>a 3【答案】 卫星围绕地球运行时，万有引力提供向心力，对于东方红一号，在远地点时有G Mm 1(R ＋h 1)2＝m 1a 1，即a 1＝GM (R ＋h 1)2，对于东方红二号，有G Mm 2(R ＋h 2)2＝m 2a 2，即a 2＝GM (R ＋h 2)2，由于h 2>h 1，故a 1>a 2，东方红二号卫星与地球自转的角速度相等，由于东方红二号做圆周运动的轨道半径大于地球赤道上物体做圆周运动的半径，根据a ＝ω2r ，故a 2>a 3，所以a 1>a 2>a 3，选项D 正确，选项A 、B 、C 错误．7．如图6-5-11所示，A 是地球同步卫星，另一个卫星B 的圆轨道位于赤道平面内，距离地面高度为h .已知地球半径为R ，地球自转角速度为ω0，地球表面的重力加速度为g ，O 为地球中心．图6-5-11(1)卫星B 的运行周期是多少？(2)如果卫星B 的绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A 、B 两卫星相距最近(O 、B 、A 在同一直线上)，求至少再经过多长时间，它们再一次相距最近？【答案】 (1)由万有引力定律和向心力公式得G Mm (R ＋h )2＝m 4π2T 2B(R ＋h )① G Mm R 2＝mg ②联立①②解得 T B ＝2π(R ＋h )3R 2g .③ (2)由题意得(ωB －ω0)t ＝2π④由③得 ωB ＝gR 2(R ＋h )3⑤ 代入④得t ＝2πR 2g (R ＋h )3－ω0. (1)2π(R ＋h )3R 2g (2)2πR 2g (R ＋h )3－ω0。
高一下物理(必修二)导学案 6.5《宇宙航行》(人教版)
§6.5宇宙航行◇学习目标◇知识与技能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．过程与方法通过用万有引力定律推导第一宇宙速度．培养学生运用知识解决问题的能力．情感、态度与价值观1．通过介绍我国在卫星发射方面的情况．激发学生的爱国热情．2．感知人类探索宇宙的梦想．促使学生树立献身科学的人生价值观．◇课程导学◇1．本节在应用万有引力定律研究天体运动的基础上，学习了宇宙速度、人造地球卫星、宇宙航天器等内容，是万有引力定律知识在实现人类航天梦想，为科学研究、人类生活服务方面的进一步应用。
2．第一宇宙速度的推导方法一：设地球质量为M，半径为R，绕地球做匀速圆周运动的飞行器的质量为m，飞行器的速度（第一宇宙速度）为v。
飞行器运动所需的向心力是由万有引力提供的，近地卫星在“地面附近”飞行，可以用地球半径R代表卫星到地心的距离，所以22mv MmGR R=，由此解出v=_____。
方法二：物体在地球表面受到的引力可以近似认为等于重力，所以2mvmgR=，解得v=_____。
关于第一宇宙速度有三种说法：第一宇宙速度是发射人造地球卫星所必须达到的最小速度，是近地卫星的环绕速度，是地球卫星的最大运行速度。
另外第一宇宙速度是卫星相对于地心的线速度。
地面上发射卫星时的发射速度，是卫星获得的相对地面的速度与地球自转速度的合速度。
所以赤道上自西向东发射卫星可以节省一定的能量。
3．第二宇宙速度，是飞行器克服地球的引力，离开地球束缚的速度，是在地球上发射绕太阳运行或飞到其他行星上去的飞行器的最小发射速度。
其值为：________。
第三宇宙速度，是在地面附近发射一个物体，使它挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须达到的速度。
其值是_________。
4．人造地球卫星（1）人造地球卫星的轨道和运行速度卫星地球做匀速圆周运动时，是地球的引力提供向心力，卫星受到地球的引力方向指向地心，而做圆周运动的向心力方向始终指向圆心，所以卫星圆周运动的圆心和地球的地心重合。
【人教版】物理必修二堂探究学案：6.5-宇宙航行(含答案)
课堂探究探究一人造卫星问题的分析思路问题导引在地球打的周围，有许多的卫星在不同的轨道上绕地球转动，请思考：(1)这些卫星的运动的向心力都什么力提供？这些卫星的轨道平面有什么特点？(2)这些卫星的线速度、角速度、周期跟什么因素有关呢？提示：(1)卫星的向心力是由地球的万有引力提供，故所有卫星的轨道平面都经过地心；(2)由G Mmr2＝mv2r＝mω2r＝m 4π2T2r可知，卫星的线速度、角速度、周期等与其轨道半径有关。
名师精讲1．人造卫星的轨道卫星绕地球做匀速圆周运动时由地球对它的万有引力充当向心力。
因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，而这样的轨道有多种，其中比较特殊的有与赤道共面的赤道轨道和通过两极点上空的极地轨道。
当然也应存在着与赤道平面成某一角度的圆轨道。
如图所示。
2．人造卫星的运行规律警示就越大，进入圆形轨道后，其轨道半径越大，根据运行速度的公式v ＝GMr可知，其运行速度越小。
【例1】 (多选)如图所示，a 、b 、c 是地球大气层外圆形轨道上运动的三颗卫星，a 和b 的质量相等且小于c 的质量，则( )A ．b 所需向心力最小B ．b 、c 的周期相同且大于a 的周期C ．b 、c 的向心加速度大小相等，且大于a 的向心加速度D ．b 、c 的线速度大小相等，且小于a 的线速度解析：因卫星运动的向心力就是它们所受到的万有引力，由F ＝GMm r 2知b 所受的引力最小，故A 项对；由GMm r2＝ma n ，得a n ＝GMr ，即卫星的向心加速度与轨道半径的二次方成反比，所以b 、c 的向心加速度大小相等且小于a的向心加速度，故C 项错；由GMm r 2＝4π2mrT2，得T ＝2πr3GM，即人造地球卫星运行的周期与其轨道半径三次方的二次方根成正比，所以b 、c 的周期相等且大于a 的周期，B 项对；由GMm r 2＝mv2r ，得v ＝GMr，即地球卫星的线速度与其轨道半径的二次方根成反比，所以b 、c 的线速度大小相等且小于a 的线速度，D 项对。
高中物理人教版必修二6.5 教学设计 《宇宙航行》
《宇宙航行》《宇宙航行》系新课程人教版必修2第七章第五节，重点讲述了人造卫星的发射原理，推导了第一宇宙速度,并介绍了第二、第三宇宙速度。
人造卫星是万有引力定律在天文学上应用的一个实例，是人类征服自然的见证，体现了知识的力量，是学生学习了解现代科技知识的一个极好素材。
教材不但介绍了人造卫星中一些基本理论，更是在其中渗透了很多研究实际物理问题的物理方法。
因此，本节课是“万有引力定律与航天”中的重点内容，是学生进一步学习研究天体物理问题的理论基础。
另外，学生通过对人造卫星、宇宙速度的了解，也将潜移默化地产生对航天科学的热爱，增强民族自信心和自豪感。
1．知识与技能：(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（3）会解决涉及人造地球卫星运动的简单问题（4）通过实例了解人类对太空的探索历程。
2．过程与方法：(1)通过航天事业的发展史，说明物理学的发展对于自然科学的促进作用(2)通过用万有引力定律推导第一宇宙速度，培养学生运用知识解决问题的能力3．情感态度与价值观：(1)通过对我国航天事业发展的了解，进行爱国主义教育(2)关心国内外航空事业的发展现状与趋势，有将科学技术服务于人类的意识。
1．教学重点：会推导第一宇宙速度，了解第二、第三宇宙速度2．教学难点：人造地球卫星的轨道特点、运行特点及对同步卫星的理解多媒体课件(flash 8制作)、投影仪、计算机【新课引入】幻灯片展示图片）浩瀚的宇宙、闪烁的星空，一直牵引着人类无限的遐想。
遨游太空是炎黄子孙们很久以来的梦想。
在中国古代，流传着“嫦娥奔月”“玉兔捣药”，以及“鲲鹏展翅”“ 九天揽月”的传说。
炎黄子孙们用他们富有激情的超凡的想象力，简单地刻绘着炎黄飞天梦。
现在梦圆了，神舟五号成功飞天，让我们激动地告诉全世界：千年梦，今朝圆了！神舟六号安全返回，让我们自豪地告诉全世界：千年梦，今朝再圆！嫦娥一号顺利升空，让我们骄傲地告诉全世界：千年梦，今朝又圆！杨利伟飞向太空，翟志刚太空漫步，那是我们国人的骄傲和自豪，今天我们也来一次《宇宙航行》之旅，进一步探究宇宙的奥妙，同学们你们准备好了吗？课前预习：1.行星运动向心力的来源和关系式？2.v、w、T与轨道半径r的关系【新课教学】问题进一步深化问题1：小球从同一高度做平抛运动，随初速度的增大，轨迹将如何变化？问题2地球是个球体，如果抛出速度很大时，我们还能将地面看作平面吗？（不能）问题3如果速度继续一直增大，会出现什么情况呢？教师：牛顿曾说过：“没有大胆的猜测就不可能作出伟大的发现。
高中物理 6.5《宇宙航行》教学设计1 新人教版必修2
第5节宇宙航行新课教学教师活动学生活动设计意图一、宇宙速度师组织学生观看常娥一号发射并到达月球的全过程flsh动画和阅读教材“宇宙速度”。
呈现问题一：1、抛出的石头会落地，为什么卫星、月球没有落下来？2、卫星、月球没有落下来必须具备什么条件？师：演示抛物实验，提出问题。
牛顿的思考与设想：（1）抛出的速度v越大时，落地点越远，速度不断增大，将会出现什么结果？（2）牛顿根据自4、若此速度再增大，又会出现什么现象？5、此抛出的物体速度增大何种程度才能绕地球做圆周运动？师：（1）由上面的第5问求得的抛出的物体速度v=7.9km/s时才能绕地球做圆周运动，这一速度就是第一宇宙速度，也是发射卫星能绕地球做环绕飞行的最低发射速度。
意义：第一宇宙速度是人造卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动所必须具有的速度，所以也称为环绕速度。
（2）第二宇宙速度大小。
意义：使卫星挣脱地球的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度，也称为脱离速度。
注意：发射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆；等于或大于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。
让学生带着问题去阅读课文组织学生讨论猜测：1、平抛物体的速度逐渐增大，物体的落地点逐渐变大。
2、速度达到一定值后，物体将不再落回地面。
3、物体不落回地面时环绕地面做圆周运动，所受地面的引力恰好来提供向心力，满足4、若此速度再增大，物体不落回地面，也不再做匀速圆周运动，万有引力不能提供所需要的向心力，从而做离心运动，轨道为椭圆轨道5、根据万有引力与向心力公式得=7.9km/s生：1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功．1961年4月12日，苏联空军少校加加林进入了“东方一号”载人飞船．火箭点火起飞绕地球飞行一圈，历时108min，然后重返大气层，安全降落在地面上，铸就了人类激发学生学习的兴趣培养学生实验与理论的结合，对物理现象进行大胆科学猜测的能力。
2019-2020学年高中物理 6.5 宇宙航行学案(含解析)新人教版必修2
5 宇宙航行学习目标1.会推导第一宇宙速度,知道第二宇宙速度和第三宇宙速度.2.了解人造卫星的有关知识,知道近地卫星、同步卫星的特点.3.培养学生探究问题的热情,乐于学习的品质.自主探究1.牛顿关于发射人造地球卫星的构想:地球对周围的物体有的作用,因而抛出的物体要.但是抛出的初速度越大,物体就会飞得越.当速度足够大时,物体就不会落回地面,将围绕地球运转,成为一颗绕地球运动的.2.物体在地面附近绕地球做的速度,叫做第一宇宙速度.3.在地面附近发射物体,当物体的速度等于或大于km/s,它就会克服的引力,永远离开地球,成为太阳的人造行星,这时的发射速度叫做第二宇宙速度.4.在地面附近发射物体,当物体的速度等于或大于km/s,它就会挣脱的束缚,飞到太阳系以外,成为人造小恒星,这时的发射速度叫做第三宇宙速度.5.1957年10月4日,世界上第一颗人造地球卫星在发射成功,卫星质量83.6kg,卫星绕地球运行周期为.1969年7月20日,人类成功登上月球.2003年10月15日,我国成功发射神舟五号载人飞船,把中国第一位航天员送入太空.合作探究一、牛顿的猜想二、宇宙速度1.第一宇宙速度推导:【想一想】有没有其他方法推导地球的第一宇宙速度?人造卫星绕地球做匀速圆周运动,则万有引力提供向心力,即:F万=F向,公式为=ma===;①a=,可见随着轨道半径增大,卫星的向心加速度减小,向心力减小;②ω=,随着轨道半径的增大,卫星的角速度;③T=,随着轨道半径的增大,卫星绕地球运行的周期,近地卫星的周期约为84.6min,其他卫星的周期都大于这个数值;④v=,随着轨道半径的增大,卫星线速度;近地卫星:轨道半径等于地球的半径,它的运行速度是,也是卫星的环绕速度.2.第二宇宙速度3.第三宇宙速度三、梦想成真同步卫星的特点:课堂检测1.据媒体报道,嫦娥一号卫星环月工作轨道为圆轨道,轨道高度200km,运行周期127分钟.若还知道引力常量和月球平均半径,仅利用以上条件不能求出的是( )A.月球表面的重力加速度B.月球对卫星的吸引力C.卫星绕月球运行的速度D.卫星绕月球运行的加速度2.1990年4月25日,科学家将哈勃天文望远镜送上距地球表面约600km的高空,使得人类对宇宙中星体的观测与研究有了极大的进展.假设哈勃望远镜沿圆轨道绕地球运行.已知地球半径为6.4×106m,利用地球同步卫星与地球表面的距离为3.6×107m这一事实可得到哈勃望远镜绕地球运行的周期.以下数据中最接近其运行周期的是( )A.0.6小时B.1.6小时C.4.0小时D.24小时3.火星的质量和半径分别约为地球的110和12,地球表面的重力加速度为g,则火星表面的重力加速度约为( )A.0.2gB.0.4gC.2.5gD.5g4.“嫦娥一号奔月”示意图如图所示,卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨,进入地月转移轨道,最终被月球引力捕获,成为绕月卫星,并开展对月球的探测,下列说法正确的是( )A.发射“嫦娥一号”的速度必须达到第三宇宙速度B.在绕月圆轨道上,卫星周期与卫星质量有关C.卫星受月球的引力与它到月球中心距离的二次方成反比D.在绕月轨道上,卫星受地球的引力大于受月球的引力5.现有两颗绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星A和B,它们的轨道半径分别为r A和r B.如果r A<r B,则下列说法不正确的是( )A.卫星A的运行周期比卫星B的运行周期大B.卫星A的线速度比卫星B的线速度大C.卫星A的角速度比卫星B的角速度大D.卫星A的加速度比卫星B的加速度大6.假设太阳系中天体的密度不变,天体直径和天体之间距离都缩小到原来的一半,地球绕太阳公转近似为匀速圆周运动,则下列物理量变化正确的是( )A.地球的向心力变为缩小前的一半B.地球的向心力变为缩小前的116C.地球绕太阳公转周期与缩小前的相同D.地球绕太阳公转周期变为缩小前的一半7.天文学家发现了某恒星有一颗行星在圆形轨道上绕其运动,并测出了行星的轨道半径和运行周期.由此可推算出( )A.行星的质量B.行星的半径C.恒星的质量D.恒星的半径8.据报道,在太阳系外发现了首颗“宜居”行星,其质量约为地球质量的6.4倍,一个在地球表面重力为600N 的人在这个行星表面的重力将变为960N,由此可推知该行星的半径与地球半径之比约为( )A.0.5B.2C.3.2D.49.2007年4月24日,欧洲科学家宣布在太阳之外发现了一颗可能适合人类居住的类地行星Gliese581c .这颗围绕红矮星Gliese581运行的星球有类似地球的温度,表面可能有液态水存在,距离地球约为20光年,直径约为地球的1.5倍,质量约为地球的5倍,绕红矮星Gliese581运行的周期约为13天.假设有一艘宇宙飞船飞临该星球表面附近轨道,下列说法正确的是( )A.飞船在Gliese581c 表面附近运行的周期约为13天B.飞船在Gliese581c 表面附近运行时的速度大于7.9km/sC.人在Gliese581c 上所受重力比在地球上所受重力大D.Gliese581c 的平均密度比地球平均密度小10.我国绕月探测工程的预先研究和工程实施已取得重要进展.设地球、月球的质量分别为m 1、m 2,半径分别为R 1、R 2,人造地球卫星的第一宇宙速度为v ,对应的环绕周期为T ,则环绕月球表面附近圆轨道飞行的探测器的速度和周期分别为( )A.√21m 1m 2v ,√m 1m 23m 2m 13TB.√12m 2m 1v ,√m 2m 13m 1m 23TC.√m 2m 1m 1m 2v ,√m 2m 13m 1m 23TD.√m 1m 2m 2m 1v ,√m 1m 23m 2m 13T 11.1990年5月,紫金山天文台将他们发现的第2752号小行星命名为吴健雄星,该小行星的半径为16km .若将此小行星和地球均看成质量分布均匀的球体,小行星密度与地球相同.已知地球半径R=6400km,地球表面重力加速度为g.这个小行星表面的重力加速度为( )A.400gB.1400gC.20gD.120g 12.若人造卫星绕地球做匀速圆周运动,则下列说法正确的是( )A.卫星的轨道半径越大,它的运行速度越大B.卫星的轨道半径越大,它的运行速度越小C.卫星的质量一定时,轨道半径越大,它需要的向心力越大D.卫星的质量一定时,轨道半径越大,它需要的向心力越小参考答案【巩固训练】v 1=v 3>v 2=v 4 ω1=ω3>ω2=ω4 T 1=T 3<T 2=T 4 a 1=a 3>a 2=a 41.ABD2.风云二号 风云一号 风云一号 当天晚上8点 自主探究1.万有引力 落回地面 远 人造卫星2.匀速圆周3.11.2 地球4.16.7 太阳5.苏联 96min 杨利伟 合作探究二、宇宙速度1.第一宇宙速度:推导:因为mmm m 2=mm 2m ,所以v=√mm m=7.9km/s 想一想:因为mmm m 2=mg ,mg=mm 2m ,所以v=√mm mmm m 2 mm 2mmω2r m 4π2r m 2 ①mm m 2 ②√mm m 3 减小 ③√4π2m 3mm 增大 ④√mm m 减小最小的发射速度 最大2.第二宇宙速度:使物体挣脱地球引力的束缚,不再绕地球运行,从地面发射所需的最小速度叫作第二宇宙速度.当物体的发射速度7.9km/s <v<11.2km/s 时,物体绕地球运动.3.第三宇宙速度:使物体挣脱太阳引力的束缚而飞离太阳系,从地面发射所需的最小速度叫作第三宇宙速度.16.7km/s .当物体的发射速度11.2km/s <v<16.7km/s 时,物体绕太阳运动.三、梦想成真同步卫星的特点:1.同步卫星的运行方向与地球自转方向一致.2.同步卫星的运转周期与地球自转周期相同.(T=24h)3.同步卫星的运行角速度等于地球自转的角速度.(ω=ω0)4.同步卫星的轨道平面均在赤道平面上,即所有的同步卫星都在赤道的正上方.5.同步卫星高度固定不变. 课堂检测1.B2.B3.B4.C5.A6.BC7.C8.B9.BC 10.A 11.B 12.BD。
湖南省隆回县万和实验学校高一物理第六章《万有引力与航天章末复习》学案(人教版必修2)
【知识梳理】要点一 万有引力和重力的关系宇宙间的一切物体都是相互吸引的，这种相互作用力叫做万有引力．地面上及地面附近的物体由于地球的吸引而受到的力叫做重力．万有引力和重力的关系：实际上，地面上物体所受的万有引力F 可以分解为物体所受的重力mg 和随地球自转而做圆周运动的向心力F ′.其中F ＝G Mm R 2，F ′＝mω2r. (1)当物体在赤道上时，F 、mg 、F ′三力同向．此时满足F ′＋mg ＝F.(2)当物体在两极点时，F ′＝0，F ＝mg ＝G Mm R 2. (3)当物体在地球的其他位置时，三力方向不同，F ＞mg.(4)当忽略地球自转时，重力等于万有引力，即mg ＝GMm R 2 (5)对于绕地球运行的近地卫星，所受的万有引力就是卫星的重力．要点二 对人造地球卫星几个速度的理解1．发射速度：是指卫星直接从地面发射后离开地面时的速度，相当于在地面上用一门威力强大的大炮将卫星轰出炮口时的速度，发射卫星离开炮口后，不再有动力加速度．2．环绕速度(第一宇宙速度)：是指地球卫星的最小发射速度，也是卫星在地面附近环绕地球运行的速度，是卫星的最大的轨道速度．设地球半径为R ，地球质量为M ，根据G Mm R 2＝m v 2R 或mg ＝m v 2R，可得v 1＝gR ≈7.9 km/s. 3．第二宇宙速度：也称脱离速度，是使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度，其大小为11.2 km/s.4．第三宇宙速度：也称逃逸速度，是使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，其大小为16.7 km/s.5．轨道速度：设离地面高度为h 的人造地球卫星环绕地球做匀速圆周运动的运行速度为v ，地球半径为R ，地球质量为M ，则由G Mm (R ＋h )2＝m v 2R ＋h 可得v ＝ GM R ＋h，h 越大，v 越小． 要点三 人造地球卫星的运动问题1．人造卫星的运行规律(1)由G Mm r 2＝mv 2r 得v ＝ GM r ，即v ∝1r，轨道半径越大，环绕速度越小. (2)由G Mm r 2＝mω2r 得ω＝ GM r 3，即ω∝ 1r 3(3)由G Mm r 2＝m 4π2T 2r ，得T ＝2π r 3GM，即T ∝r 3，轨道半径越大，周期越大． 总结：近地卫星的线速度最大，周期最小．2．两类运动——稳定运行和变轨运行 卫星绕天体稳定运行时，万有引力提供了卫星做圆周运动的向心力，即GMm r 2＝m v 2r ，当卫星由于某种原因，其速度v 突然变化时，F 万和m v 2r 不再相等，因此就不能再根据v ＝ GM r 来确定r 的大小．当F 万＞m v 2r 时，卫星做近心运动；当F 万＜m v 2r时，卫星做离心运动． 要点四超重和失重现象1．人造卫星的超重与失重(1)人造卫星在发射升空时，有一段加速运动；在返回地面时，有一段减速运动，这两个过程加速度方向均向上，因而都是超重状态．(2)人造卫星在沿圆轨道运行时，由于万有引力提供向心力，所以处于完全失重状态，在这种情况下凡是与重力有关的力学现象都会停止发生，因此，在卫星上的仪器，凡是制造原理与重力有关的均不能使用．同理，与重力有关的实验也将无法进行．2．赤道上物体的失重问题地球在不停地自转，除两极之外，地球上的物体由于绕地轴旋转，都处于失重状态，且赤道上的物体失重最多．设地球是半径为R 的均匀球体，自转角速度为ω，表面的重力加速度为g ，质量为m 的物体放在赤道上，地面对物体的支持力为FN ，根据牛顿第二定律有mg －FN ＝mω2R ，则有(1)物体在赤道上的视重等于地球的引力与物体随地球自转所需的向心力之差，即FN ＝mg －m ω2R ；(2)物体在赤道上的失重等于物体绕地轴转动所需要的向心力，即F ＝mg －FN ＝mω2R ； ](3)物体在地球上完全失重的临界状态是物体受到的重力(或万有引力)完全提供随地球自转所需要的向心力，即FN ＝0.所以mg ＝mω2R.在此条件下，可以求出对应的临界角速度、临界线速度、临界周期等物理量．要点五 与天体有关的估算问题天体的估算问题一般涉及天体质量、密度、转动周期、线速度、转动半径等．天体的运动可以看成圆周运动，处理这类问题的基本思路有两条：(1)利用天体做圆周运动的向心力由万有引力提供，天体的运动遵循牛顿第二定律求解．即G Mm r 2＝ma ⎩⎨⎧G Mm r 2＝m (2πT )2＝4π2r 3GT 2＝3πr 3GT 2R G Mm r 2＝m v 2r ＝v 2r G ＝3rv 24πGR 3. (2)利用天体表面的物体的重力约等于万有引力来求解即G Mm r 2＝＝gR 2G ＝3g 4πGR. 【合作探究】一、天体质量的估算例1已知引力常量G，地球半径R，月球和地球之间的距离r，同步卫星距地面的高度h，月球绕地球的运转周期T1，地球的自转周期T2，地球表面的重力加速度g.试根据以上条件，提出一种估算地球质量M的方法．解：解法一：解法二：解法三：二、关于卫星的发射问题例2一颗人造地球卫星以初速度v发射后，可绕地球做匀速圆周运动，若使发射速度增为2v ，则该卫星可能()A．绕地球做匀速圆周运动B．绕地球运动，轨道变为椭圆C．不绕地球运动，成为太阳系的人造行星D．挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙去了三、双星问题例3宇宙中两个相距较近的天体称为“双星”，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，但两者不会因万有引力的作用而吸引到一起．设两者的质量分别为m1和m2，两者相距为L.求：(1)双星的轨道半径之比．(2)双星的线速度之比．(3)双星的角速度．方法总结所谓“双星”问题，是指在宇宙中有两个相距较近的天体，它们靠相互吸引力提供向心力做匀速圆周运动，两者有共同的圆心，且间距不变，则向心力大小也不变，其他天体距它们很远，对其影响忽略不计．双星的连线一定过圆轨道的圆心，它们之间的万有引力提供向心力，其特点为：双星的周期一定相同，角速度也相同，半径之和为两星间距.四、应用万有引力定律研究天体运动例4一组人乘太空穿梭机，去修理位于离地球表面6.0×105m的圆形轨道上的哈勃太空望远镜H.机组人员使穿梭机S进入与H相同的轨道并关闭推动火箭，而望远镜则在穿梭机前方数公里处，如图6－1所示(已知：地球半径为6.4×106 m)．(1)在穿梭机内，一质量为70 kg 的人的视重是多少？(2)①计算轨道上的重力加速度的值． ②计算穿梭机在轨道上的速率和周期．(3)穿梭机需首先进入半径较小的轨道，才有较大的角速度以超前望远镜．用上题的结果判断穿梭机要进入较低轨道时应增加还是减少其原有速率，解释你的答案．【章末检测】1．对于万有引力定律的表达式F ＝G m 1m 2r 2，下列说法中正确的是( ) A ．公式中G 为引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的 B ．当r 趋近于零时，万有引力趋于无穷大 C ．m 1与m 2受到的引力总是大小相等的，而与m 1、m 2是否相等无关D ．m 1与m 2受到的引力是一对平衡力E ．用该公式可求出任何两个物体之间的万有引力2．两个行星各有一个卫星绕其表面运行，已知两个卫星的周期之比为1∶2，两行星半径之比为2∶1，则下列选项正确的是( )A ．两行星密度之比为4∶1B ．两行星质量之比为16∶1C ．两行星表面处重力加速度之比为8∶1D ．两卫星的速率之比为4∶13．已知万有引力常量G ，那么在下列给出的各种情景中，能根据测量的数据求出月球密度的是( )A ．在月球表面使一个小球做自由落体运动，测出落下的高度H 和时间tB ．发射一颗贴近月球表面的绕月球做圆周运动的飞船，测出飞船运行的周期TC ．观察月球绕地球的圆周运动，测出月球的直径D 和月球绕地球运行的周期TD ．发射一颗绕月球做圆周运动的卫星，测出卫星离月球表面的高度H 和卫星的周期T4．人造地球卫星绕地球做圆周运动，假如卫星的线速度减小到原来的12，卫星仍做圆周运动，则( )A ．卫星的向心加速度减小到原来的14B ．卫星的角速度减小到原来的12C ．卫星的周期增大到原来的8倍D ．卫星的周期增大到原来的2倍5．某星球的质量约为地球的9倍，半径约为地球半径的一半，若从地球表面高h 处平抛一物体，射程为60 m ，则在该星球上，从同样的高度以同样的初速度平抛同一物体，射程应为( )A ．10 mB ．15 mC ．90 mD ．360 m6．2008年9月25日，我国成功发射“神舟七号”载人飞船．假设“神舟七号”载人飞船的舱中有一体重计，体重计上放一物体，火箭点火前，宇航员翟志刚观察到体重计显示对物体的弹力为F 0.在“神舟七号”载人飞船随火箭竖直向上匀加速升空的过程中，当飞船离地面高度为H 时翟志刚观察到体重计显示对物体的弹力为F ，设地球半径为R ，第一宇宙速度为v ，求：(1)该物体的质量．(2)火箭上升的加速度．7．已知地球半径约为R＝6.4×106m，地球表面重力加速度g＝9.8 m/s2，又知月球绕地球运动可近似看作匀速圆周运动．请估算月球到地心的距离．8．如图2所示，宇航员站在某一质量分布均匀的星球表面一斜坡上的P点沿水平方向以初速度v0抛出一个小球，测得小球经时间t落到斜坡上另一点Q，斜面的倾角为θ，已知该星球半径为R，万有引力常量为G，求：(1)该星球表面的重力加速度g。
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【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.3.通过实例，了解人类对太空的探索历程.【学习重点】第一宇宙速度的推导过程和方法。
【学习难点】人造地球卫星的发射速度与运行速度的区别。
【学习过程】【导入新课】投影导入新课【自主学习】一、人造地球卫星课件展示：人造卫星阅读教材“宇宙速度”部分，思考下列问题：1.抛出的石头会落地，为什么卫星、月球没有落下来？2.卫星、月球没有落下来必须具备什么条件？【合作探究】观看课件，思考并展示下列问题：1.平抛物体的速度逐渐增大，物体的落地点如何变化？2.速度达到一定值后，物体能否落回地面？3.若不能，此速度必须满足什么条件？4.若此速度再增大，又会出现什么现象？5、角速度和周期与轨道半径的关系呢？【知识梳理】1.人造卫星：物体绕地球做圆周运动时，此物体成为地球的卫星.2.卫星轨道：可以是圆轨道，也可以是椭圆轨道.卫星绕地球沿圆轨道运行时，由于地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球运动的向心力，而万有引力指向地心，所以，地心必须是卫星圆轨道的圆心.卫星的轨道平面可以在赤道平面内（如同步卫星），也可以和赤道平面垂直，还可以和赤道平面成任一角度.卫星绕地球沿椭圆轨道运动时，地心是椭圆的一个焦点，其周期和半长轴的关系遵循开普勒第三定律.3.卫星的运行：卫星在轨道上运行时，卫星的轨道可视为圆形，这样卫星受到的万有引力提供了卫星做圆周运动的向心力.设卫星的轨道半径为r ，线速度大小为v ，角速度为ω，周期为T ，向心加速度为a.根据万有引力定律与牛顿第二定律得2rMm G =ma=r v m 2=mrω2=224T mr π 所以，卫星运行速度、角速度、周期和半径的关系分别为：v=r GM ,ω=3r GM ,T=GM r 34π. 例1、在圆轨道上质量为m 的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径R ，地面上的重力加速度为g ，则（ ）A.卫星运行的速度为gR 2B.卫星运行的周期为gR 24πC.卫星的加速度为g 21D.卫星的动能为mgR 41 二、宇宙速度带着问题去阅读课文，思考问题，交流讨论，解决问题.问题：1.什么是第一宇宙速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度？2.第一宇宙速度是如何推导出来的？3.将卫星送入低轨道和送入高轨道哪一个更容易？为什么？4.所需的发射速度，哪一个更大？为什么？5.发射速度和卫星绕地旋转的速度是不是同一速度？发射速度大说明什么？卫星运转速度大又说明什么？知识拓展：1.根据三个宇宙速度的定义，三个宇宙速度又分别叫环绕速度、脱离速度、逃逸速度.2.v 1=7.9 km/s 是最小的发射速度，但却是最大的环绕速度.①7.9 km/s<v<11.2km/s 时，卫星的轨道是椭圆形的，地球在椭圆的一个焦点上②11.2 km/s<v<16.7 km/s.卫星脱离地球的束缚，成为太阳系的一颗“小行星”.③当v≥16.7 km/s 时，卫星挣脱太阳的引力，逃到太阳系以外去.3. 上述两种推导地球上第一宇宙速度的方法，也可以推广运用到其他星球上去.即知道了某个星球的质量M 和半径r ，或该星球的半径r 及表面的重力加速度g ，可以用同样方法，求得该星球上的第一宇宙速度.例2、我国将要发射一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥1号”.设该卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面.已知月球的质量约为地球质量的811，月球的半径约为地球半径的41，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/s C.11 km/s注意：7.9 km/s 是地球人造卫星的第一宇宙速度，不同的天体其第一宇宙速度也不同.只有理解了第一宇宙速度的物理意义，知道第一宇宙速度的导出过程，才能用这种计算方法计算任何天体上的第一宇宙速度.三、同步卫星同步卫星是相对于地面静止的、和地球自转具有相同的周期的卫星。
同步卫星也叫通讯卫星.【合作探究】1、同步卫星有哪些特点？2、几颗同步卫星就能实现全球通信？【知识梳理】(1) 同步卫星运动周期和地球自转周期相同，运行方向与地球自转方向一致。
(2) 同步卫星的运行轨道在地球的赤道平面内，同步卫星总位于赤道的正上方。
(3) 同步卫星距地面的高度有确定的值（约为3.6×107 m ）线速度大小也有确定值.四、梦想成真阅读教材“梦想成真”部分，回答下列问题：1.是谁真正为人类迈向太空提供了科学思想？2.世界上第一颗人造地球卫星是哪个国家发射的？3.最先登上月球的是哪国人？4.中国载人航天工程是哪一年正式启动的？5.中国第一个被送入太空的航天员是谁？五、人造地球卫星中的超重和失重在人造卫星的发射过程中，整个卫星以加速度a 向上加速运动，这时卫星中的人和其他物体的动力学方程为N-mg=ma N=mg+ma 即N>mg ，这就是超重现象.这种情况与升降机中的超重相同.当卫星进入轨道以后，围绕地球做匀速圆周运动，这时卫星中的人和其他物体均以本身所受的重力作为向心力，即mg=rv m 2， 显然，它们不再给支持物以压力或拉力，卫星上的物体完全失重，在卫星中处于漂浮状态.因此，在卫星上的仪器，凡是使用原理与重力有关的均不能使用.六、变轨问题思考：人造卫星在低轨道上运行，要想让其在高轨道上运行，应采取什么措施？例3、发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q 点，轨道2、3相切于P 点，如图所示.则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（）A.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B.卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度C.卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度D.卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度七、对接问题:宇宙飞船与空间站的对接思考：能否把宇宙飞船先发射到空间站的同一轨道上，再通过加速去追上空间站实现对接呢？例4在太空中有两飞行器a、b，它们在绕地球的同一圆形轨道上同向运行，a在前b在后，它都配有能沿运动方向向前或向后喷气的发动机，现要想b 尽快追上a并完成对接，b应采取的措施是（）A、沿运动方向喷气B、先沿运动方向喷气，后运动沿反方向喷气C、沿运动反方向喷气D、先沿运动反方向喷气，后沿运动方向喷气八、“双星”问题双星运动的特点：1.两颗恒星均围绕共同的旋转中心做匀速圆周运动。
2.两恒星之间万有引力分别提供了两恒星的向心力，即两颗恒星受到的向心力大小相等。
3.两颗恒星与旋转中心时刻三点共线，即两颗恒星角速度相同，周期相同。
4、质量m 越大，旋转半径越小，离旋转中心越近。
【巩固拓展训练】1、关于宇宙速度，下列说法正确的是：（）A.第一宇宙速度是能使人造地球卫星飞行的最小发射速度B.第一宇宙速度使人造地球卫星绕地球飞行的最小速度C.第二宇宙速度使卫星在椭圆轨道上运行时的最大速度D.第三宇宙速度时发射人造地球卫星的最小速度2．关于第一宇宙速度，下列说法中错误的是( )A．它是人造地球卫星绕地球飞行的最大速度B．它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运动速度C．它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度D．它是卫星在椭圆轨道上运动时近地点的速度3．人造地球卫星绕地球做圆周运动的线速度可以是( )A．11.2km/s B．7.9km/s C．6km/s D．16.7km/s4、同步卫星是指相对于地面不动的人造卫星（）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，切离地心的距离是一定的5、人造地球卫星的质量为m，环绕地球的线速度为v，角速度为ω，轨道半径为R，地球的质量为M．当人造地球卫星的轨道半径为2R时，下列说法中正确的是( )A ．根据R GM v /=，卫星的线速度减小为v ／2 B ．根据gR v =，卫星的线速度增大为v 2C ．根据R v /=ω，卫星的角速度减小到ω／2D ．根据2/R GMm F =，卫星的向心力减小到原来的1／46.2004年10月19日，中国第一颗业务型同步气象卫星——“风云二号C”发射升空，并进入预定轨道.下列关于这颗卫星在轨道上运行的描述，正确的是（ ）A 、速度介于7.9 km/s 与11.2 km/s 之间B 、周期小于地球自转周期C 、加速度小于地面重力加速度D 、处于平衡状态7.我们设想，如果地球是个理想的球体，沿地球的南北方向修一条平直的闭合高速公路，一辆性能很好的汽车在这条高速公路上可以一直加速下去，并且忽略空气阻力，那么这辆汽车的最终速度（ ）A 、无法预测B 、与飞机速度相当C 、小于“神舟五号”宇宙飞船的速度D 、可以达到7.9 km/s8、根据观察，在土星外层有一个环带，该环带有星云等物质构成，为了判断环带是土星的连续物还是小卫星群。
可测出环中各层的线速度v 与该层到土星中心的距离R 之间的关系，从而加以确定。
对此下列判断正确的是：（ ）A 、若v 与R 成正比，则环带是连续物B 、若v 与R 成正比，则环带是小卫星群C 、若v 与R 成反比，则环带是连续物D 、若v 与R 成反比，则环带是小卫星群9、 设同步卫星离地心距离为r ，运行速率为v 1，加速度为a 1,地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a 2,第一宇宙速度为v 2，地球半径为R ，则( )A ．B ．C ．D ．10.恒星演化发展到一定阶段，可能成为恒星世界的“侏儒”——中子星.中子星的半径较小，一般在7 km —20 km ，但它的密度大得惊人.若某中子星的半径为10 km ，密度为1.2×1017kg/m 3，那么该中子星上的第一宇宙速度约为（ ）A.7.9 km/sB.16.7 km/sC.2.9×104 km/sD.5.8×104 km/s11、有两颗人造卫星，都绕地球做匀速圆周运行，已知它们的轨道半径之比r 1：r 2＝4：1，求这颗卫星的：⑴线速度之比；⑵角速度之比；⑶周期之比；⑷向心加速度之比。
R r a a =212221r R a a =2221r R v v =rR v v =21。