6.5宇宙航行 学案（含习题学案）

6.5宇宙航行 【学习目标】 1.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度. 2.了解人造卫星的有关知识，掌握人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系. 3.了解人类对太空探索的历程及我国卫星发射的情况． 【知识探究】 一、宇宙速度 [导学探究]　 牛顿曾提出过一个著名的思想实验：如图1所示，从高山上水平抛出一个物体，当抛出的速度足够大时，物体将环绕地球运动，成为人造地球卫星．据此思考并讨论以下问题： 图1 (1)当抛出速度较小时，物体做什么运动？当物体刚好不落回地面时，物体做什么运动？当抛出速度非常大时，物体还能落回地球吗？21世纪教育网版权所有 (2)若地球的质量为M，物体到地心的距离为r，引力常量为G，试推导物体刚好不落回地面时的运行速度．若物体紧贴地面飞行，其速度大小为多少？(已知地球半径R＝6 400 km，地球质量M＝5.981024 kg)21教育网 　 　 [知识梳理]　宇宙速度的理解 宇宙速度是地球上满足不同要求的卫星发射速度 (1)第一宇宙速度vⅠ＝_____ km/s. (2)第二宇宙速度vⅡ＝_____ km/s，是从地面上发射物体并使之脱离_____束缚的_____发射速度，又称脱离速度．【来源：21·世纪·教育·网】 (3)第三宇宙速度vⅢ＝_____ km/s，是从地面上发射物体并使之脱离_____束缚的_____发射速度，又称逃逸速度． [即学即用]　(多选)下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是(　　) A．第一宇宙速度v1＝7.9 km/s，第二宇宙速度v2＝11.2 km/s，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v1，小于v22-1-c-n-j-y B．美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度 C．第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度 D．第一宇宙速度7.9 km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度 二、人造地球卫星的运动特点 [导学探究]　如图2所示，圆a、b、c的圆心均在地球的自转轴线上．b、c的圆心与地心重合，d为椭圆轨道，且地心为椭圆的一个焦点．四条轨道中哪些可以作为卫星轨道？为什么？ 图2 　 　 [知识梳理]　对人造地球卫星的理解 (1)运行轨道：卫星的轨道平面均过_____．卫星的轨道可以是_____轨道，也可以是_____轨道．21cnjy.com ①卫星绕地球沿椭圆轨道运行时，地心是椭圆的一个焦点，其周期和半长轴的关系遵循_____定律．【来源：21cnj*y.co*m】 ②卫星绕地球沿圆轨道运行时，做_____运动． (2)人造卫星的两个速度 ①发射速度：指将人造卫星送入预定轨道运行所必须具有的速度，卫星离地面越高，需要的发射速度越大． ②绕行速度：指卫星在进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度． [即学即用]　(多选)可以发射一颗这样的人造卫星，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，但卫星相对地面是静止的 D．与地球表面上的赤道线是共面的同心圆，但卫星相对地面是运动的 【典例精析】 一、第一宇宙速度的计算 例1　假设地球的质量不变，而地球的半径增大到原来半径的2倍，那么地球的第一宇宙速度的大小应为原来的(　　)21·世纪*教育网 A. B. C. D．2 [归纳总结] 地球的第一宇宙速度是卫星运行半径为地球半径时的环绕速度，与此类似，其他星球的第一宇宙速度是卫星的运行半径为此星球半径时的环绕速度，计算第一宇宙速度一般有下面两种方法．21*cnjy*com (1)万有引力提供向心力，由G＝m得v＝ . (2)星球表面的重力提供向心力，由mg＝m得v＝. 针对训练 1　某星球的半径为R，在其表面上方高度为aR的位置，以初速度v0水平抛出一个金属小球，水平射程为bR，a、b均为数值极小的常数，则这个星球的第一宇宙速度为(　 ... ...