58級物理組教研活動材料

1、58級物理組教研活動材料 備課人：孫振生第五章 萬有引力定律人造衛(wèi)星 宇宙速度 2017.09.18班級_ 姓名_學號_【學習目標】1.初步了解人造衛(wèi)星的運行狀況，建立正確的物理模型圖景；2.通過萬有引力定律計算天體所在處的重力加速度、天體運行的速度等；3.掌握衛(wèi)星變軌問題的思路和方法?！靖呖伎键c要求】 萬有引力定律及其應用 環(huán)繞速度 第二宇宙速度和第三宇宙速度 【重難點合作探究】探究點一：萬有引力定律在衛(wèi)星運動中的應用人造衛(wèi)星的運動視為圓周運動，萬有引力充當向心力。F向Gmamm2rm2r=mg/1、描述人造衛(wèi)星的物理量問題1：試推導人造衛(wèi)星向心加速度、線速度、角速度、周期與軌道半徑的關系。

2、注：人造衛(wèi)星的軌道平面總是通過地心的。例1：如圖所示，在同一軌道平面上的兩顆質量相同的人造地球衛(wèi)星，關于各物理量的關系，下列說法正確的是( )A根據(jù)，可知vAFBC根據(jù)，可知AB D根據(jù) ，可知aAaB2、宇宙速度第一宇宙速度是_km/s，是最小的_速度、最大的_速度；第二宇宙速度是_km/s；第三宇宙速度是_km/s。問題2：試用兩種方法推導第一宇宙速度。（已知引力常量G、地球質量為M,地球表面的重力加速度g和地球半徑R）例2：近地衛(wèi)星線速度約為8km/s，已知月球表面重力加速度是地球表面重力加速度的1/6，地球半徑是月球半徑的4.0倍，求在月球上發(fā)射“近月衛(wèi)星”的環(huán)繞速度約為( )A.1.

3、0km/s B.1.7km/s C.2.0km/s D.3.0km/s3、宇宙速度星球表面和某一高度的重力加速度問題3：試用地球表面重力加速度g表示距離地球表面為h處的重力加速度。（已知引力常量G和地球半徑R）例3: 月球繞地球做勻速圓周運動的向心加速度大小為a，設月球表面的重力加速度大小為g1，在月球繞地球運行的軌道處由地球引力產生的加速度大小為g2，則( )A.g1 =a B.g2=a C.g1+g2=a D.g2-g1=a4、同步衛(wèi)星問題4：同步衛(wèi)星的特點。小組討論：完成下列表格：（先用基本公式填寫，不能填寫的討論出求法）練習： 設同步衛(wèi)星離地心的距離為r,運行速率為v1,加速度為a1;

4、地球赤道上的物體隨地球自轉的向心加速度為a2,第一宇宙速度為v2,地球的半徑為R,則下列比值正確的是( )A. B. C. D.小結：探究點二:衛(wèi)星的變軌問題問題5：發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，衛(wèi)星如何從低軌道1變軌到橢圓軌道2，又如何從高軌道3再回到橢圓軌道2；衛(wèi)星在橢圓軌道2運行時，近地點Q和遠地點P的機械能是否守恒，速度如何變化。（衛(wèi)星沒有啟動動力裝置）衛(wèi)星的向心加速度在同一位置Q變軌前后是否發(fā)生變化。練習：2009年5月，航天飛機在完成對哈勃空間望遠鏡的維修任務后，在A點從圓形軌道進入橢圓軌道，B為軌道上的一點，如圖所示，關于航天飛機的運動，下列說法中正確的有( )A. 在軌道上經過A的速度小

5、于經過B的速度B. 在軌道上經過A的速度小于在軌道上經過A 的速度C. 飛機在A點由軌道進入軌道應點火加速D. 在軌道上經過A的加速度小于在軌道上經過A的加速度小結：【當堂檢測】1、甲、乙為兩顆地球衛(wèi)星，其中甲為地球同步衛(wèi)星，乙的運行高度低于甲的運行高度，兩衛(wèi)星軌道均可視為圓軌道。以下判斷正確的是( )A.甲的周期大于乙的周期 B.乙的速度大于第一宇宙速度C.甲的加速度小于乙的加速度 D.甲在運行時能經過北極的正上方2. 2008年9月25日至28日，我國成功實施了“神舟”七號載人航天飛行并實現(xiàn)了航天員首次出艙飛船先沿橢圓軌道飛行，后在遠地點343 km處點火加速，由橢圓軌道變成高度為343

6、km的圓軌道，在此圓軌道上飛船運行周期約為90 min.下列判斷正確的是( )A.飛船變軌前后的機械能相等B.飛船在圓軌道上時航天員出艙前后都處于失重狀態(tài)C.飛船在此圓軌道上運動的角速度大于同步衛(wèi)星運動的角速度D.飛船變軌前通過橢圓軌道遠地點時的加速度大于變軌后沿圓軌道運動的加速度【課后鞏固練習】A組1. （2011年天津卷8）質量為m的探月航天器在接近月球表面的軌道上飛行，其運動視為勻速圓周運動。已知月球質量為M，月球半徑為R，月球表面重力加速度為g，引力常量為G，不考慮月球自轉的影響，則航天器的( )A線速度 B角速度 C運行周期 D向心加速度2.設地球表面重力加速度為g0，物體在距離地心

7、4R(R是地球半徑)處，由于地球的作用產生的加速度為g,則g/g0為( ) A.1 B.1/9 C.1/4 D.1/163. 人造衛(wèi)星的天線偶然折斷，天線將做( )A.自由落體運動 B.平拋運動 C.遠離地球飛向太空 D.繼續(xù)和衛(wèi)星一起沿軌道運轉 4已知地球半徑為R，地球、月球球心之間的距離為r，月球公轉周期為T1，地球自轉周期為T2，在地球表面附近運行的人造衛(wèi)星周期為T3，萬有引力常量為G，由以上條件可知( )A.地球的質量為M B.地球的密度為C.地球表面的重力加速度為g D.月球運動的加速度為a5.(2009安徽，15)2009年2月11日，俄羅斯的“宇宙2251”衛(wèi)星和美國的“銥33”衛(wèi)星在西伯利亞上空約805 km處發(fā)生碰撞這是歷史上首次發(fā)生的完整在軌衛(wèi)星碰撞事件碰撞過程中產生的大量碎片可能會影響太空環(huán)境假定有甲、乙兩塊碎片，繞地球運動的軌道都是圓，甲的運動速率比乙的大，則下列說法中正確的是( )A甲的運動周期一定比乙的長 B甲距地面的高度一定比乙的高C甲的向心力一定比乙的小 D甲的加速度一定比乙的大6（2011年高考福建卷13）“嫦娥二號”是我國月球探測第二期工程的先導星.若測得“嫦娥二號”在月球(可視為密度均勻的球體)表面附近圓形軌道運行的周期T,已知引力常數(shù)G,半徑為R的球體體積公式,則可估算月球的( ) A