宇宙航行导学案.doc
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1、(完整word)宇宙航行导学案宇宙航行 【学习目标】1。了解人造卫星的有关知识,知道其运动规律.2.知道三个宇宙速度的含义,会推导第一宇宙速度.3.搞清环绕速度与轨道半径的关系.【重点】会推导第一宇宙速度,知道三个宇宙速度的含义。【难点】环绕速度与轨道半径的关系。【自主导学】一、宇宙速度:1. 第一宇宙速度:物体在地面附近绕地球做 的速度,叫做第一宇宙速度。说一说:在地面附近将物体以一定的水平速度发射出去,如果速度 ,物体不再在落回地球表面,而是刚好在地球表面附近围绕地球做 运动,成为地球的 ,这时的发射速度就叫做第一宇宙速度。第一宇宙速度是人造地球卫星的最 发射速度,也是卫星在地球表面附近围
2、绕地球做匀速圆周运动的运行速度,是人造地球卫星的最 运行速度.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,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,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。2。 第二宇宙速度: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
3、远离开地球,成为太阳的人造行星,这时的发射速度就叫做第二宇宙速度。思考与讨论:在地面附近发射物体,如果发射速度大于7。9km/s,而小于11。2km/s,它绕地球运行的轨迹是 .3. 第三宇宙速度: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,这时的发射速度就叫做第三宇宙速度。4拓展辨析:a:运行速度:指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度b:发射速度:指被发射物体离开地面时的水平初速度二、人造地球卫星的发射与运转规律1、人造地球卫星的线速度跟半径是什么关系?卫星的线速度什么时候最大?2、卫星的周期跟半径是什么关系?卫星的周期什么时候
4、最小?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_=ma=_ _ =_ =_ _ 1) a=_ _,可见随着轨道半径增大,卫星的向心加速度 ;2) v=_ _,随着轨道半径的增大,卫星线速度 ;3) w=_ _,随着轨道半径的增大,卫星的角速度 ;4) T=_ _,随着轨道半径的增大,卫星绕地球运行的周期 ,三、地球同步卫星1 、同步卫星:是指相对于地面静止的卫星。地球同步卫星有哪些特点?周期_地球自转周期;T=24h;角速度_地球自转角速度;提示:北京上空是否有同步卫星?为什么? 各个国家发射的同步卫星距离地面高度是否相同?为什么? 同步卫星是否会发生碰撞?为什
5、么?总结:同步卫星的特点:2、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。【典例探究】【例题1】海王星的质量约是地球的16倍,它的半径是地球的4倍,地球的第一宇宙速度为7。9km/s,则海王星的第一宇宙速度为多大?【变式训练1】关于地球的第一宇宙速度,下列说法中正确的是 ( ) A、它是人造地球卫星绕地球运行的最小速度 B、它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度 C、它是能使卫星进入近地轨道的最小发射速度 D、它是能使卫星进入轨道的最大发射速度 【例题2】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:r24:1,求这颗卫星的:线速度之比
6、;角速度之比;周期之比;向心加速度之比.【变式训练2】地球半径为6400km,在贴近地表附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星速度为7.9103m/s,则周期为多大?交流与讨论:能否发射一颗周期为80min的人造地球卫星?【例题3】地球表面的重力加速度为g,地球半径为R,自转周期为T,求地球的同步卫星离地面的高度. 【变式训练3】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,但离地心的距离是一定的
7、【夯实基础】1。人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,其速度是下列的( )A一定等于7。9 km/sB等于或小于7。9 km/sC一定大于7.9 km/sD介于7。911.2 km/s之间2.人造卫星以地心为圆心,做匀速圆周运动,下列说法正确的是( )A.半径越大,速度越小,周期越小B。半径越大,速度越小,周期越大C。所有卫星的速度均是相同的,与半径无关D。所有卫星的角速度均是相同的,与半径无关3。 在地球 (看作质量均匀分布的球体)上空有许多同步卫星,下面说法中正确的是 ( )A。 它们的质量可能不同B。 它们的速度可能不同C。 它们的向心加速度可能不同D。 它们离地心的距离可能不同4。 可以发
8、射一颗这样的人造地球卫星,使其圆轨道( )A与地球表面上某一纬线(非赤道)是共面的同心圆B与地球表面上某一经线所决定的圆是共面的同心圆C与地球表面上的赤道线是共面的同心圆,且卫星相对地球表面是静止的D与地球表面上的赤道线是共面的同心圆,但卫星相对地球表面是运动的5.关于人造地球卫星及其中物体的超重和失重问题,下列说法正确的是:( )A.在发射过程中向上加速时产生超重现象B.在降落过程中向下减速时产生超重现象C。进入轨道时作匀速圆周运动,产生完全失重现象,但仍受重力作用D。失重是由于地球对卫星内物体的作用力减小而引起的6.在研究宇宙发展演变的理论中,有一种学说叫做“宇宙膨胀说”,宇宙是由一个大爆
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