2021人教版高中物理必修二《宇宙航行》word学案
2021人教版高中物理必修二《宇宙航行》word学案学习目标
课标要求
1.明白人造卫星运动的规律，会解决涉及人造卫星运动的较简单的问题
2.明白三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度
重、难点
1.明白得第一宇宙速度
2.把握牛顿第二定律与万有引力定律在圆周运动中的综合运用
巩固基础
1.关于三种宇宙速度的说法正确的是（）
A. 第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的最小速度，大小为7.9 km/s
B. 第二宇宙速度是11.2km/s，是卫星脱离地球的束缚,而成为月球的卫星的最小发射速度
C. 第三宇宙速度是16.7km/s是卫星飞到太阳系以外的宇宙空间去的最小速度
D. 7.9km/s是人造地球卫星的最小发射速度
2.下列关于人造卫星的说法正确的是（）
A. 人造卫星的线速度与其质量有关
B. 人造卫星的线速度与其轨道半径的平方根成反比
C. 轨道半径相同的人造卫星可不能相撞
D.人造卫星的运行轨道一定与赤道面共面
3.两颗人造地球卫星的质量比为1：2，到地心的距离比为1：3，则它们的（）
A．周期比为3：1 B．线速度比为1：3
C．向心加速度比为1：9 D．向心力之比为9：2
4. 人造卫星以地心为圆心做匀速圆周运动，关于其各物理量间的关系，下面说法正确的是（）
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、所有卫星的线速度均是相同的，与半径无关
D、所有卫星的角速度均是相同的，与半径无关
5.人造卫星在太空运行中，天线突然折断，天线将（）
A. 连续和卫星一起沿原轨道运行
B. 做平抛运动，落向地球
C. 由于惯性，沿轨道切线方向作匀速直线运动，远离地球
D. 作自由落体运动，落向地球
6.一颗质量为m的卫星绕质量为M的行星做匀速圆周运动，则卫星的周期（）
A. 与卫星的质量无关
B. 与卫星轨道半径的3/2次方成正比
C. 与卫星的运动速度成正比
D. 与行星质量M的平方根成正比
v 时，下列必要的假设和理论依据有（）
7.在推导第一宇宙速度的公式gR
Ａ．卫星做半径等于地球半径的匀速圆周运动
Ｂ．卫星所受的重力提供其所需的向心力
Ｃ．卫星所受的万有引力仅有一部分作为其所需的向心力
Ｄ．卫星的运转周期必须等于地球的自转周期
8.地球同步通讯卫星是指相关于地面不动的人造地球卫星，以下说法正确的是( )
A、它能够在地面上任一点的正上方，离地心的距离能够按需要选择不同值
B、它能够在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的
C、它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的
D、它只能在赤道的正上方，但离地心的距离能够按需要选择不同值
提升能力
9.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，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上的角速度大于在轨道1上的角速度
C.卫星在轨道1上通过Q点时的加速度大于它在轨道2上通过Q点
时的加速度
D.卫星在轨道2上通过P点时的加速度等于它在轨道3上通过P点的
加速度
10.我国发射了一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”。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1/80，月球的半径约为地球半径的1/4，地球上的第一宇宙速度为7.9 km /s，则该探月卫星绕月运行的速率约为- km/s(保留两位有效数字).
11.神舟五号载人飞船在绕地球飞行的第5圈进行变轨，由原先的椭圆轨道变为距地面高度h=343 km的圆形轨道.已知地球半径R=6.37×103km，地面处的重力加速度g=10 m/s2.试导出飞船在上述圆轨道上运行的周期T的公式(用h、R、g表示)，然后运算周期T的数值(结果保留两位有效数字).
感悟经典
人造地球卫星运行问题的几个原则
人造地球卫星的运行问题的分析和求解，需综合运用万有引力定律、牛顿第二定律等力学规律及方法，分析与求解人造地球卫星运行类问题遵从以下几个原则。
1．轨道球心同面原则
轨道球心同面原则，是说人造地球卫星的运行轨道平面必通过地球球心。各种人造地球卫星的运行轨道，不论是圆依旧椭圆，其轨道平面一定通过地球球心，不存在轨道平面不通过地球球心的运行轨道。但轨道平面不一定都与赤道平面重合，目前常见的有与赤道平面重合的赤道轨道，若轨道上运行的卫星的周期与地球自转周期相同，卫星相对地面静止，这种卫星要紧用于通讯；有轨道平面与赤道平面垂直且通过两极的极地轨道，卫星在绕地球圆周运行的同时还沿地球自转方向从西向东转动，其周期等于地球公转周期，因此这种轨道也称太阳同步轨道；还有轨道平面既不与赤道平面重合也不垂直的轨道的倾斜轨道。
2．轨道决定一切原则
设地球质量为M 、半径为R ，一质量为m 的人造地球卫星在距地面h 高度的轨道上做圆周运动，向心加速度为a 、线速度为v 、周期为T 。
由牛顿第二定律和万有引力定律有：
2222()()()GMm v m m R h ma R h R h T
π==+=++ 由上式得：
、、。
由此结果能够看出，卫星运行的有关的参数仅仅取决于卫星的轨道半径。
3．近地卫星三最原则
所谓近地卫星，是指在距地面的高度远小于地球半径轨道上运行的卫星，现在R >>h ， h ≈0。在“2”中得出的几个结果中，令h =0得人造地球卫星的几个极值是：
向心加速度最大：g R GM a ==
2max （g 为地面的重力加速度） 围绕速度最大：s km gR R
GM v /9.7max ≈== 运行周期最小：min 84223min ≈==g
R GM R T ππ 4．同步通讯卫星五定原则
同步通讯卫星的轨道平面与地球的赤道平面重合，卫星相关于地面静止，其周期与地球自转周期相等，即T =24h ，将T 值代入“2”中各结论表达式可得：
，，再加上、在赤道平面内、与地球自转方向同向共有五个确定原则。
第五节 宇宙航行
答案： 1.CD 2.B 3. D 4.B 5.A 6.AB 7.AB 8.C 9.D 10. 1.8
11. 对飞船,万有引力作为圆周运动的向心力222Mm G m r r T π??= ???
（1） 在地面邻近有一质量为m '的物体 g m R m M G '='2 （2） 由已知条件h R r +=
（3） 求出2
3)(2gR h R T +=π
=5.4×103 s