6.5 宇宙航行 課件(人教版必修2)
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5 宇宙航行,1知道三個(gè)宇宙速度的含義,會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度 2掌握人造衛(wèi)星的線(xiàn)速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系 3了解人造衛(wèi)星的相關(guān)知識(shí)及我國(guó)衛(wèi)星發(fā)射的情況,激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情.,1牛頓的設(shè)想 如圖651所示,當(dāng)物體的_足夠大時(shí),它將會(huì)圍繞地球旋轉(zhuǎn)而不再落回地球表面,成為一顆繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的_,人造地球衛(wèi)星,圖651,初速度,人造地球衛(wèi)星,2原理,勻速圓周,萬(wàn)有引力,思考1:衛(wèi)星離地面越高,其線(xiàn)速度是越大還是越小?,1假如一做圓周運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星的軌道半徑增大到原來(lái)的2倍,仍做圓周運(yùn)動(dòng),則 ( ) A根據(jù)公式vr,可知衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度將增大到原來(lái)的2倍,答案 CD,宇宙速度,7.9,勻速圓周運(yùn)動(dòng),11.2,地球,16.7,太陽(yáng),最小,思考2:下列說(shuō)法是否正確: (1)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星的速度可以是10 km/s. ( ) (2)在地面上發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度是7.9 km/s.( ) 提示:衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)飛行時(shí)的軌道半徑越小,其線(xiàn)速度就越大,最大速度等于第一宇宙速度7.9 km/s,(1)錯(cuò);地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度為7.9 km/s,即第一宇宙速度 (1)錯(cuò) (2)對(duì),2.關(guān)于宇宙速度,下列說(shuō)法正確的是 ( ) A第一宇宙速度是能使人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小發(fā)射速度 B第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度 C第二宇宙速度是衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)近地點(diǎn)的速度 D第三宇宙速度是發(fā)射人造地球衛(wèi)星的最小速度 答案 A,3關(guān)于地球的第一宇宙速度,下列表述正確的是( ) A第一宇宙速度又叫環(huán)繞速度 B第一宇宙速度又叫脫離速度 C第一宇宙速度跟地球的質(zhì)量無(wú)關(guān) D第一宇宙速度跟地球的半徑無(wú)關(guān),答案 A,1957年10月_成功發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星; 1969年7月美國(guó)“阿波羅11號(hào)”登上_; 2003年10月15日我國(guó)航天員_踏入太空; 2007年10月24日我國(guó)“嫦娥一號(hào)”發(fā)射升空; 2008年9月27日“神舟七號(hào)”宇航員翟志剛順利完成出艙活動(dòng)任務(wù) 2010年10月1日18時(shí)59分57秒“嫦娥二號(hào)”衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功,夢(mèng)想成真,蘇聯(lián),月球,楊利偉,2011年11月3日和14日,“神舟八號(hào)”飛船與“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器兩次成功對(duì)接 2012年6月16日,“神舟九號(hào)”飛船及三名宇航員順利升空,4如圖652所示,宇航員在圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的空間站中會(huì)完全失重,下列說(shuō)法中正確的是 ( ) A宇航員仍受萬(wàn)有引力的作用 B宇航員受力平衡 C宇航員受萬(wàn)有引力和向心力 D宇航員不受任何作用力,圖652,解析 在繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的空間站中,宇航員仍受萬(wàn)有引力作用,萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力,對(duì)支持物不再有壓力,對(duì)懸掛物不再有拉力,處于完全失重狀態(tài),所以此時(shí)宇航員受且只受萬(wàn)有引力的作用A項(xiàng)正確 答案 A,人造衛(wèi)星的向心加速度、線(xiàn)速度、角速度、周期與半徑的關(guān)系 衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行時(shí),若衛(wèi)星的軌道為圓形,則衛(wèi)星受到的萬(wàn)有引力全部提供衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 設(shè)衛(wèi)星的軌道半徑為r,線(xiàn)速度大小為v,角速度大小為,周期為T(mén),向心加速度大小為a. 根據(jù)萬(wàn)有引力定律、牛頓第二定律和向心力公式得,人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,【典例1】 如圖653所示,是同一軌道平面內(nèi)的三顆人造地球衛(wèi)星,下列說(shuō)法正確的是 ( ),圖653,答案 C,(1)人造衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的處理思路: 將人造衛(wèi)星視為繞地球(或其他天體)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),所需向心力等于地球(或其他天體)對(duì)衛(wèi)星的萬(wàn)有引力,即:,(2)人造衛(wèi)星的軌道及特點(diǎn) 人造衛(wèi)星的軌道有:赤道軌道、極地軌道及其他軌道如圖654所示 軌道特點(diǎn) 所有的軌道圓心都在地心,圖654,【跟蹤1】 設(shè)地球的半徑為R,質(zhì)量為m的衛(wèi)星在距地面高為2R處做勻速圓周運(yùn)動(dòng),地面的重力加速度為g,則 ( ),答案 AC,1.第一宇宙速度是人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大環(huán)繞速度,也是最小發(fā)射速度 2當(dāng)在地面上以7.9 km/sv11.2 km/s的速度發(fā)射衛(wèi)星時(shí),該衛(wèi)星的軌道是橢圓,地球位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上 3三個(gè)宇宙速度分別為三種不同情況下在地面附近的最小發(fā)射速度不同星球的第一宇宙速度不同,對(duì)三個(gè)宇宙速度的理解,答案 B,第一宇宙速度的推導(dǎo)方法 對(duì)于近地人造衛(wèi)星,軌道半徑r近似等于地球半徑R6 400 km,衛(wèi)星在軌道處所受的萬(wàn)有引力近似等于衛(wèi)星在地面上所受的重力,取g9.8 m/s2,則,【跟蹤2】 金星的半徑是地球的0.95倍,質(zhì)量為地球的0.82倍那么(g取10 m/s2): (1)金星表面的自由落體加速度是多大? (2)金星的第一宇宙速度是多大?,答案 (1)9.09 m/s2 (2)7.34 km/s,地球同步衛(wèi)星有七個(gè)“一定” (1)運(yùn)行方向一定:同步衛(wèi)星的運(yùn)行方向與地球的自轉(zhuǎn)方向一致 (2)周期一定:運(yùn)轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同,T24 h; (3)角速度一定:等于地球自轉(zhuǎn)角速度 (4)軌道平面一定:所有地球同步衛(wèi)星的軌道平面均在赤道平面內(nèi); (5)高度一定:離地面高度為36 000 km; (6)速率一定:運(yùn)轉(zhuǎn)速率均為3.1103 m/s; (7)向心加速度的大小一定:均約為0.23 m/s2.,同步衛(wèi)星,【典例3】 下面關(guān)于同步通信衛(wèi)星的說(shuō)法中,不正確的是 ( ) A同步通信衛(wèi)星和地球自轉(zhuǎn)同步衛(wèi)星的高度和速率都是確定的 B同步通信衛(wèi)星的高度、速度、周期中,有的能確定,有的不能確定,可以調(diào)節(jié) C我國(guó)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星的周期是114 min,比同步通信衛(wèi)星的周期短,所以第一顆人造衛(wèi)星離地面的高度比同步通信衛(wèi)星的低 D同步通信衛(wèi)星的速率比我國(guó)發(fā)射的第一顆人造地球衛(wèi)星的速率小,答案 B,對(duì)于同步衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、近地衛(wèi)星、極地衛(wèi)星等一些特殊衛(wèi)星要注意加以理解、辨析要注意同步衛(wèi)星的特殊性,不管什么衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行時(shí),都是受到的萬(wàn)有引力全部提供向心力,產(chǎn)生向心加速度,因此衛(wèi)星及衛(wèi)星上任何物體都處于完全失重狀態(tài),【跟蹤3】 我國(guó)在2012年5月26日成功發(fā)射了“中星2A”通信廣播地球同步衛(wèi)星在某次實(shí)驗(yàn)中,飛船在空中飛行了36 h,環(huán)繞地球24圈那么,同步衛(wèi)星與飛船在軌道上正常運(yùn)轉(zhuǎn)相比較 ( ) A同步衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)周期比飛船大 B同步衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)速率比飛船大 C同步衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)加速度比飛船大 D同步衛(wèi)星離地高度比飛船大,解析 宇宙飛船在太空中環(huán)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),飛船就相當(dāng)于地球的一顆衛(wèi)星,此衛(wèi)星與同步衛(wèi)星相比有一些不同,但也有相同之處,那就是萬(wàn)有引力提供向心力由萬(wàn)有引力定律和牛頓第二定律得,答案 AD,疑難突破2 衛(wèi)星、飛船的發(fā)射和變軌問(wèn)題 1.發(fā)射速度與環(huán)繞速度,2穩(wěn)定運(yùn)行和變軌運(yùn)行,典例剖析 【典例】 發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí),先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1,然后點(diǎn)火,使其沿橢圓軌道2運(yùn)行,最后再次點(diǎn)火,將衛(wèi)星送入同步圓軌道3.軌道1、2相切于Q點(diǎn),軌道2、3相切于P點(diǎn),如圖655所示當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí),以下說(shuō)法正確的是 ( ),圖655,A衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率 B衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度 C衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度大小大于它在軌道2上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度大小 D衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度大小等于它在軌道3上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度大小,答案 BD,【審題技巧】 衛(wèi)星變軌問(wèn)題是天體運(yùn)動(dòng)中的難點(diǎn),處理此類(lèi)問(wèn)題有以下兩點(diǎn)技巧:,(2)衛(wèi)星到達(dá)橢圓軌道與圓軌道的切點(diǎn)時(shí),衛(wèi)星受到的萬(wàn)有引力相同,所以加速度相同,【我來(lái)沖關(guān)】 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(xiàn)速度變小 D角速度變小,答案 A,【狀元微博】 衛(wèi)星、飛船變軌問(wèn)題的處理方法 (1)衛(wèi)星、飛船做圓周運(yùn)動(dòng),(3)飛船對(duì)接問(wèn)題 兩飛船實(shí)現(xiàn)對(duì)接前應(yīng)處于高低不同的兩軌道上,目標(biāo)船處于較高軌道,在較低軌道上運(yùn)動(dòng)的對(duì)接船通過(guò)合理地加速,可以提升高度并追上目標(biāo)船與其完成對(duì)接.,一、宇宙速度 1下列關(guān)于三種宇宙速度的說(shuō)法中正確的是 ( ) A第一宇宙速度v17.9 km/s,第二宇宙速度v211.2 km/s,則人造衛(wèi)星繞地球在圓軌道上運(yùn)行時(shí)的速度大于等于v1,小于v2 B美國(guó)發(fā)射的“鳳凰號(hào)”火星探測(cè)衛(wèi)星,其發(fā)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體可以?huà)昝摰厍蛞κ`,成為繞太陽(yáng)運(yùn)行的人造行星的最小發(fā)射速度 D第一宇宙速度7.9 km/s是人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大運(yùn)行速度,答案 CD,2假設(shè)地球的質(zhì)量不變,而地球的半徑增大到原來(lái)半徑的2倍,那么從地球發(fā)射人造衛(wèi)星的第一宇宙速度的大小應(yīng)為原來(lái)的 ( ),答案 B,二、衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 3繞地球運(yùn)行的人造地球衛(wèi)星的質(zhì)量、速率、衛(wèi)星與地面間距離三者之間的關(guān)系是 ( ) A質(zhì)量越大,離地面越遠(yuǎn),速率越小 B質(zhì)量越大,離地面越遠(yuǎn),速率越大 C與質(zhì)量無(wú)關(guān),離地面越近,速率越大 D與質(zhì)量無(wú)關(guān),離地面越近,速率越小,答案 C,4兩顆人造衛(wèi)星A、B繞地球做圓周運(yùn)動(dòng),周期之比為T(mén)ATB18,則軌道半徑之比和運(yùn)動(dòng)速率之比分別為 ( ) ARARB41,vAvB12 BRARB41,vAvB21 CRARB14,vAvB12 DRARB14,vAvB21,答案 D,三、同步衛(wèi)星 5下列關(guān)于地球同步衛(wèi)星的說(shuō)法正確的是 ( ) A它的周期與地球自轉(zhuǎn)同步,但高度和速度可以選擇,高度增大,速度減小 B它的周期、高度、速度都是一定的 C我們國(guó)家發(fā)射的同步通訊衛(wèi)星定點(diǎn)在北京上空 D我國(guó)發(fā)射的同步通訊衛(wèi)星也定點(diǎn)在赤道上空,解析 同步衛(wèi)星的軌道平面過(guò)地心,且相對(duì)地面靜止,只能在赤道上空,它的高度一定,速率一定,周期一定,與地球自轉(zhuǎn)同步,故選項(xiàng)B、D正確 答案 BD,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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