1、萬有引力與航天<宇宙航行>學(xué)習(xí)目標(biāo)：1了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識(shí)。知道三個(gè)宇宙速度的含義，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度。2理解天體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，各物理量之間的關(guān)系。3掌握近地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星的運(yùn)行特點(diǎn)。知識(shí)線索：一、宇宙速度（1）第一宇宙速度大?。篲。意義：第一宇宙速度是物體在地面附近繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的速度，所以也稱為環(huán)繞速度。（2）第二宇宙速度大?。篲。意義：使衛(wèi)星掙脫_的束縛，成為繞_運(yùn)行的人造行星的最小發(fā)射速度（從地面附近發(fā)射），也稱為脫離速度。（3）第三宇宙速度。大小：。意義：使衛(wèi)星掙脫束縛的最小發(fā)射速度（從地面附近發(fā)射），也稱為逃逸速度。二、夢(mèng)想成真1.是誰真正為人類邁向太空提供了科學(xué)思

2、想？2.世界上第一顆人造地球衛(wèi)星是哪個(gè)國家發(fā)射的？3.最先登上月球的是哪國人？4.中國載人航天工程是哪一年正式啟動(dòng)的？5.中國第一個(gè)被送入太空的航天員是誰？知識(shí)建構(gòu)：一、宇宙速度探究1、試寫出“第一宇宙速度”的推導(dǎo)過程。提示：（1）、向心力的提供：G（2）、由上式解出v可得：（3）、物體在“地面附近”飛行，可以用地球半徑R代表衛(wèi)星到地心距離。月球近地衛(wèi)星同步衛(wèi)星圖6.5-1探究2、人造地球衛(wèi)星的發(fā)射速度與繞行速度的區(qū)別是什么？二、同步衛(wèi)星探究3、如圖6.5-1近地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)有哪些特點(diǎn)？數(shù)據(jù)參考：近地衛(wèi)星：h0，r=6.4×106，v=7.9km/s，T=84min同步衛(wèi)星：

3、h=3.6×107，r=4.2×107，v=3.1km/s，T=24h“五個(gè)一定”：運(yùn)行方向(地球自轉(zhuǎn)方向)；周期；軌道平面(赤道平面)；高度；速率月球：h=3.8×108，r3.8×108，v=1km/s，T=27.3d探究4、人造地球衛(wèi)星如何實(shí)現(xiàn)發(fā)射和回收？提示：衛(wèi)星在運(yùn)動(dòng)中的“變軌”有兩種情況：離心運(yùn)動(dòng)和向心運(yùn)動(dòng)。當(dāng)萬有引力恰好提供衛(wèi)星所需的向心力，即時(shí)，衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；當(dāng)某時(shí)刻速度發(fā)生突變，所需向心力也會(huì)發(fā)生突變，而突變瞬間萬有引力不變。制動(dòng)變軌：v減小，萬有引力大于所需向心力，衛(wèi)星做向心運(yùn)動(dòng)，軌道半徑變小。加速變軌：v增加，萬有引力小于所需

4、向心力，衛(wèi)星做離心運(yùn)動(dòng)，軌道半徑變大。探究5、人造地球衛(wèi)星中的超重與失重（1）加速發(fā)射階段：（2）進(jìn)入繞行軌道：典例透析：例1已知地球半徑為R，地球表面重力加速度為g,不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響.（1）推導(dǎo)第一宇宙速度v1的表達(dá)式；（2）若衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行軌道距離地面高度為h，求衛(wèi)星的運(yùn)行周期T.例2關(guān)于環(huán)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的人造地球衛(wèi)星，有如下幾種說法，其中正確的是()A.軌道半徑越大，速度越小，周期越長B.軌道半徑越大，速度越大，周期越短C.軌道半徑越大，速度越大，周期越長D.軌道半徑越小，速度越小，周期越長例3有兩顆人造衛(wèi)星，都繞地球做勻速圓周運(yùn)行，已知它們的軌道半徑之比r1：r24：1

5、，求這顆衛(wèi)星的：線速度之比；角速度之比；周期之比；向心加速度之比。隨堂檢測(cè)：1、關(guān)于宇宙速度，下列說法正確的是（）A.第一宇宙速度是能使人造地球衛(wèi)星飛行的最小發(fā)射速度B.第一宇宙速度使人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度C.第二宇宙速度使衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)的最大速度D.第三宇宙速度時(shí)發(fā)射人造地球衛(wèi)星的最小速度P123Q2、將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1（如圖），然后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步軌道3。軌道1、2相切于Q點(diǎn)，2、3相切于P點(diǎn)，則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí)，以下說法正確的是：A衛(wèi)星在軌道3上的速率大于軌道1上的速率。B衛(wèi)星在軌道3上的角速度大于在軌道1上的角速度。C衛(wèi)星在軌道1上

6、經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度。D衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度。萬有引力理論的成就課時(shí)訓(xùn)練（層次A）1、兩個(gè)質(zhì)量相等的人造地球衛(wèi)星a、b繞地球運(yùn)行的軌道半徑ra=2rb，下列說法中正確的是：()A、由公式F=可知，衛(wèi)星a的向心力是b的1/2，B、由公式F=G可知，衛(wèi)星a的向心力是b的1/4，C、由公式F=m可知，衛(wèi)星a的向心力是b的2倍，D、以上說法都不對(duì)。2、一顆小行星環(huán)繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。軌道半徑是地球公轉(zhuǎn)半徑的4倍，則（）A它的線速度是地球線速度的2倍B它的線速度是地球線速度的1/2ABCDC它的環(huán)繞周期是4年D它的環(huán)繞周期是8

7、年3、右圖軌道中不可能是衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的軌道的是（）4、關(guān)于人造衛(wèi)星，下列說法中不可能的是()A人造衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)行的速率是79kmsB人造衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)行的速率是5.0kmsC人造衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)行的周期是80minD人造衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)行的周期是200min5、用m表示地球通信衛(wèi)星（同步衛(wèi)星）的質(zhì)量，h表示衛(wèi)星離開地面的高度，R0表示地球的半徑，g0表示地球表面處的重力加速度，0表示地球自轉(zhuǎn)的角速度，則通信衛(wèi)星所受地球?qū)λ娜f有引力大小（）A等于零B等于C等于D以上結(jié)果都不對(duì)6、已知地球表面平均重力加速度為9.8m/s2，地球的半徑為6.4×103km。求人造地球衛(wèi)星的最大飛行速度v

8、max，最大角速度max，最短周期Tmin。（層次B）7、人造地球衛(wèi)星圍繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其速率（）A.一定等于7.9B.一定大于7.9C.等于或小于7.9D.介于7.911.2之間8、已知地球質(zhì)量約為月球質(zhì)量的81倍，地球半徑約為月球半徑的4倍，在地球上發(fā)射近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度為79kms，周期為84min那么在月球上發(fā)射顆近月衛(wèi)星的環(huán)繞速度多大?它的周期多大?（層次C）9、（2004年全國理綜）在勇氣號(hào)火星探測(cè)器著陸的最后階段，著陸器降落到火星表面上，再經(jīng)過多次彈跳才停下來。假設(shè)著陸器第一次落到火星表面彈起后，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)高度為h，速度方向是水平的，速度大小為v0，求它第二次落到火星表面

9、時(shí)速度的大小，計(jì)算時(shí)不計(jì)火星大氣阻力。已知火星的一個(gè)衛(wèi)星的圓軌道的半徑為r，周期為T?；鹦强梢暈榘霃綖閞0的均勻球體。參考答案知識(shí)線索宇宙速度（1）7.9km/s（2）11.2km/s地球太陽（3）16.7km/s太陽二、夢(mèng)想成真1、俄國齊奧爾科夫斯基2、前蘇聯(lián)3、美國人：阿姆斯特朗4、1992年5、楊利偉典例透析解析：（1）利用萬有引力提供向心力，得又GM=gR2代入上式，得：V1=（2）由萬有引力提供給向心力得：例2、A例3、（1）1:2（2）1:8（3）8:1（4）1:16隨堂檢測(cè)1、AC2、D課時(shí)訓(xùn)練1、B2、B3、D4、C5、BC6、解析：由萬有引力提供向心力且得=85.2min7、C8、解析：對(duì)于近地衛(wèi)星，萬有引力提供向心力則v=所以v月：v地=：=2/9所以v月=2/9v地=2/9x7.9km/s=1.76km/sT=2R/v，所以T月：T地=R月v地/R地v月=9:8所以T月