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2019-2020年高一物理人造地球衛(wèi)星 宇宙速度 一.教學目標 1、了解三個宇宙速度的含義，會推算第一宇宙速度。會計算不同軌道上的人造地球衛(wèi)星的速度和周期。 2、感受人類在航天領域和宇宙開發(fā)方面所取得的巨大成就． 3、通過查閱資料，了解我國航天事業(yè)的發(fā)展，培養(yǎng)愛國主義情操。 二.教學重點 推算第一宇宙速度、萬有引力定律的應用 三.教學難點 萬有引力定律的應用方法 四.教學過程 【自主學習】 一、 人造地球衛(wèi)星 1.牛頓對人造地球衛(wèi)星原理的描繪：__________________________________________ 2.人造地球衛(wèi)星繞地球運行的動力學原因:_ ______________提供__________所需的向心力 3.人造地球衛(wèi)星在軌道上運行時不可能處于受力平衡狀態(tài),其加速度等于______________. 二、 宇宙速度： 1.衛(wèi)星的繞行速度v=_______________ 討論：衛(wèi)星與地心的距離r越大，則v_________，且v與衛(wèi)星的質量________關。 2、三個宇宙速度(1)第一宇宙速度(環(huán)繞速度)v1=__________km/s，推導： (2)第二宇宙速度(脫離速度)v2=______km/s, (3)第三宇宙速度(逃逸速度)v3=______km/s 3.地球同步衛(wèi)星:周期T=_________h.高度h=_____________m.線速度v=________km/s 【典型例題】 【例1】關于第一宇宙速度，下面說法中錯誤的是 ( AD ) A．它是人造地球衛(wèi)星繞地飛行的最小速度 B．它是人造地球衛(wèi)星在近地圓形軌道上的運行速度 C．它是能使衛(wèi)星進入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度 D．從人造衛(wèi)星環(huán)繞地球運轉的速度v=可知，把衛(wèi)星發(fā)射到越遠的地方越容易。 【例2】1990年3月，紫金山天文臺將該臺發(fā)現(xiàn)的2752號小行星命名為“吳健雄星”．將其看作球形，直徑約為32km，密度和地球密度相近．若在此小行星上發(fā)射一顆衛(wèi)星環(huán)繞其表面附近旋轉，求此衛(wèi)星的環(huán)繞速度．(地球半徑取6400km) 約20m/s 【例3】有兩個人造地球衛(wèi)星，都繞地球做勻速圓周運動，已知它們的軌道半徑之比r1∶r2＝4∶1，求這兩個衛(wèi)星的： (1)線速度之比；(2)角速度之比；(3)向心加速度之比；(4)運動周期之比． 1:2 1:8 1:16 8:1 【例4】關于我國發(fā)射的“亞洲一號”地球同步通訊衛(wèi)星的說法，正確的是 ( D ) A．若其質量加倍，則軌道半徑也要加倍 B．它在北京上空運行，故可用于我國的電視廣播 C．它以第一宇宙速度運行 D．它運行的角速度與地球自轉角速度相同 【課堂練習】 1．若人造地球衛(wèi)星以地心為圓心做勻速圓周運動，下列說法中正確的是 ( ) A．半徑越大，速度越小，周期越小 B．半徑越大，速度越小，周期越大 C．所有衛(wèi)星的線速度均是相同的，與半徑無關 D．所有衛(wèi)星的角速度都是相同的，與半徑無關 2．同步衛(wèi)星是指相對于地面不動的人造地球衛(wèi)星 ( ) A．它可以在地面上任一點的正上方，且離地心的距離可按需要選擇不同的數值 B．它可以在地面上任一點的正上方，但離地心的距離是一定的 C．它只能在赤道的正上方，但離地心的距離可按需要選擇不同的數值 D．它只能在赤道的正上方，且離地心的距離是一定的 3．兩顆人造地球衛(wèi)星A和B的質量之比mA∶mB＝1∶2，軌道半徑之比rA∶rB＝1∶3，某一時刻它們的連線通過地心，則此時它們的線速度之比vA∶vB＝_______，向心加速度之比aA∶aB＝_______，向心力之比FA∶FB＝_______． 4．地球和另一個天體的密度之比為3∶2，半徑之比為1∶2，地球表面的重力加速度g＝9.8m/s2，則這個天體表面的重力加速度是多少？在這個天體上發(fā)射衛(wèi)星的環(huán)繞速度是多少？ 【課后練習】: 1.人造衛(wèi)星以地心為圓心，做勻速圓周運動，它的速率、周期與它的軌道半徑的關系是( ) A.半徑越大，速率越大，周期越大 B.半徑越大，速率越小，周期越小 C.半徑越大，速率越小，周期越大 D.半徑越大，速率越大，周期越小 2．關于第一宇宙速度，下面說法①它是人造衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度 ②它是發(fā)射人造衛(wèi)星進入近地圓軌道的最小速度 ③它是人造衛(wèi)星繞地球飛行的最大速度 ④它是發(fā)射人造衛(wèi)星進入近地圓軌道的最大速度。以上說法中正確的有（ ） A．①② B．②③ C．①④ D．③④ Q P 3 2 1 3、發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射到近地圓軌道1，然后點火，使其沿橢圓軌道2運行，最后再次點火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3。軌道1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點，如圖所示，則當衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時，下列說法中正確的是：（ ） 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上經過Q點時的加速度大于它在軌道2上經過Q點時的加速度 D、衛(wèi)星在軌道2上經過P點時的加速度等于它在軌道3上經過P點時的加速度 4、有關人造地球衛(wèi)星的說法中正確的是： （ ） A．第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球運行的最小速度 B．第一宇宙速度是近地圓軌道上人造衛(wèi)星運行速度 C．第一宇宙速度是能使衛(wèi)星進入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度 D．衛(wèi)星環(huán)繞地球的角速度與地球半徑R成反比 ※5、宇宙飛船以g/2的加速度勻加速豎直上升，在飛船中用彈簧秤測得質量為10kg的物體的重為7.5N,若已知地球半徑為6400km,求測量時飛船所處的位置距地面的高度(g為地球表面的重力加速度)