6.5宇宙航行[终稿]
第六章 万有引力与航天
5 宇宙航行
学习目标
1.会推导第一宇宙速度,知道第二宇宙速度和第三宇宙速度.
2.了解人造卫星的有关知识,知道近地卫星、同步卫星的特点.
3.培养学生探究问题的热情,乐于学习的品质.
自主探究
1.牛顿关于发射人造地球卫星的构想:地球对周围的物体有 的作用,因而抛出的物体要 .但是抛出的初速度越大,物体就会飞得越 .当速度足够大时,物体就不会落回地面,将围绕地球运转,成为一颗绕地球运动的 .
2.物体在地面附近绕地球做 的速度,叫做第一宇宙速度.
3.在地面附近发射物体,当物体的速度等于或大于 km/s,它就会克服 的引力,永远离开地球,成为太阳的人造行星,这时的发射速度叫做第二宇宙速度.
.在地面附近发射物体,当物体的速度等于或大于 km/s,它就会挣脱 的4
束缚,飞到太阳系以外,成为人造小恒星,这时的发射速度叫做第三宇宙速度.
5.1957年10月4日,世界上第一颗人造地球卫星在 发射成功,卫星质量83.6kg,卫星绕地球运行周期为 .1969年7月20日,人类成功登上月球.2003年10月15日,我国成功发射神舟五号载人飞船,把中国第一位航天员 送入太空.
合作探究
一、牛顿的猜想
二、宇宙速度
1.第一宇宙速度
推导:
【想一想】有没有其他方法推导地球的第一宇宙速度?
人造卫星绕地球做匀速圆周运动,则万有引力提供向心力,即:F=F,公式为 万向=ma= = = ;
?a= ,可见随着轨道半径增大,卫星的向心加速度减小,向心力减小;
?ω= ,随着轨道半径的增大,卫星的角速度 ;
?T= ,随着轨道半径的增大,卫星绕地球运行的周期 ,近地卫星的周期约为84.6min,其他卫星的周期都大于这个数值;
?v= ,随着轨道半径的增大,卫星线速度 ;
近地卫星:轨道半径等于地球的半径,它的运行速度是 ,也是卫星的 环绕速度.
2.第二宇宙速度
3.第三宇宙速度
三、梦想成真
同步卫星的特点:
课堂检测
1.据媒体报道,嫦娥一号卫星环月工作轨道为圆轨道,轨道高度200km,运行周期127分钟.若还知道引力常量和月球平均半径,仅利用以上条件不能求出的是( )
A.月球
表
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面的重力加速度 B.月球对卫星的吸引力
C.卫星绕月球运行的速度 D.卫星绕月球运行的加速度
2.1990年4月25日,科学家将哈勃天文望远镜送上距地球表面约600km的高空,使得人类对宇宙中星体的观测与研究有了极大的进展.假设哈勃望远镜沿圆轨道绕地球运行.已知地67球半径为6.4×10m,利用地球同步卫星与地球表面的距离为3.6×10m这一事实可得到哈勃望远镜绕地球运行的周期.以下数据中最接近其运行周期的是( )
A.0.6小时 B.1.6小时 C.4.0小时 D.24小时
3.火星的质量和半径分别约为地球的,地球表面的重力加速度为g,则火星表面的重力加速度约为( )
A.0.2g B.0.4g C.2.5g D.5g
4.“嫦娥一号奔月”示意图如图所示,卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨,进入地月转移轨道,最终被月球引力捕获,成为绕月卫星,并开展对月球的探测,下列说法正确的是( )
A.发射“嫦娥一号”的速度必须达到第三宇宙速度
B.在绕月圆轨道上,卫星周期与卫星质量有关
C.卫星受月球的引力与它到月球中心距离的二次方成反比
D.在绕月轨道上,卫星受地球的引力大于受月球的引力
5.现有两颗绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星A和B,它们的轨道半径分别为r和A
r.如果r
工程
路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理
的预先研究和工程实施已取得重要进展.设地球、月球的质量分别为m、m,半径分别为R、R,人造地球卫星的第一宇宙速度为v,对应的环绕周期为T,则环绕1212
月球表面附近圆轨道飞行的探测器的速度和周期分别为( )
A.v,T B.v,T
C.v,T D.v,T
11.1990年5月,紫金山天文台将他们发现的第2752号小行星命名为吴健雄星,该小行星的半径为16km.若将此小行星和地球均看成质量分布均匀的球体,小行星密度与地球相同.已知地球半径R=6400km,地球表面重力加速度为g.这个小行星表面的重力加速度为( )
A.400g B.g C.20g D.g
12.若人造卫星绕地球做匀速圆周运动,则下列说法正确的是( ) A.卫星的轨道半径越大,它的运行速度越大
B.卫星的轨道半径越大,它的运行速度越小
C.卫星的质量一定时,轨道半径越大,它需要的向心力越大 D.卫星的质量一定时,轨道半径越大,它需要的向心力越小
参考答案
【巩固训练】
v=v>v=v ω=ω>ω=ω T=Ta=a 1324132413241324
1.ABD 2.风云二号 风云一号 风云一号 当天晚上8点 自主探究
1.万有引力 落回地面 远 人造卫星
2.匀速圆周
3.11.2 地球
4.16.7 太阳
.苏联 96min 杨利伟 5
合作探究
二、宇宙速度
1.第一宇宙速度:
推导:因为,所以v==7.9km/s
想一想:因为=mg,mg=,所以v=
2 mωr
? ? 减小 ? 增大 ? 减小 最小的发射速度 最大
2.第二宇宙速度:使物体挣脱地球引力的束缚,不再绕地球运行,从地面发射所需的最小速
度叫作第二宇宙速度.当物体的发射速度7.9km/s
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