2019-2020学年高中物理必修2（通用版）（导学案+课后提升训练）第六章第4课时　宇宙航行 (2份打包)

第4课时　宇宙航行 学习指导,核心素养物理观念,科学思维1. 通过阅读课本，查阅资料，知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度．知道人造卫星运行速度与卫星发射速度的区别．,√,√ 2. 通过具体实例，阅读课本，掌握用万有引力定律和圆周运动知识求解有关卫星运动的基本问题．,,√ 1. 牛顿在思考万有引力定律时就曾想过，从高山上水平抛出物体，速度一次比一次大，落地点________________________．如果速度足够大，物体就________________，它将绕地球运动，成为____________． 2. 第一宇宙速度大小为________，也叫________速度． 第二宇宙速度大小为________，也叫________速度． 第三宇宙速度大小为________，也叫________速度． 3. 人造卫星的v、ω、T与半径R的关系(所有人造地球卫星的轨道平面均过地心) (1) 由G得v＝________，所以R越大，v越________． ＝m (2) 由G＝mω2R得ω＝________，所以R越大，ω越________． (3) 由GR得T＝________，所以R越大，T越________． ＝m (4) 模型总结 ① 当卫星稳定运行时，轨道半径R越大，v越________；ω越________；T越________；万有引力越________；向心加速度越________． ② 同一圆周轨道内正常运行的所有卫星的线速度大小、角速度、周期、向心加速度大小均________． 4. 两种特殊卫星 (1) 近地卫星：沿半径约为________的轨道运行的地球卫星，其发射速度与环绕速度相等，均等于________宇宙速度． (2) 同步卫星：运行时相对地面________，T＝________；同步卫星只有一条运行轨道，它一定位于赤道________，且距离地面高度约为h≈3.6×104 km，运行时的速率v≈3.07km/s. 一、 对三个宇宙速度的理解 宇宙速度是指在地球上满足不同要求卫星的发射速度． 1. 第一宇宙速度(环绕速度)推导： (1) 由G＝7.9km/s. 得v＝＝m (2) 由mg＝m＝7.9 km/s. 得v＝ 2. 对宇宙速度的理解 (1) 当发射速度达到第一宇宙速度时，即v＝7.9 km/s时，物体贴近地球表面做匀速圆周运动，不再落回地面．当发射速度小于v＝7.9 km/s时，物体最终落回地面，所以第一宇宙速度是发射卫星的最小速度． (2) 当在地面的发射速度v满足11.2 km/s＞v＞7.9 km/s时，卫星绕地球旋转的轨道是椭圆轨道，地球位于椭圆的一个焦点上． (3) 当在地面的发射速度v满足16.7 km/s＞v≥11.2 km/s时，卫星脱离地球的束缚，成为太阳系的一颗“小行星”或绕其他行星运动的卫星． 3. 运行速度和发射速度 运行速度是指做圆周运动的人造卫星稳定飞行时的线速度．在地面上以某一速度发射一个物体，发射后物体不受除地球引力之外的阻力，也不再对物体提供动力，物体在地面离开发射装置时的速度称为发射速度．三个宇宙速度都是指发射速度．第一宇宙速度为最小地面发射速度．发射速度随着预定轨道半径的增大而增大． 例1　(多选)下列关于三种宇宙速度的说法正确的是(　　) A. 第一宇宙速度v1＝7.9 km/s，第二宇宙速度v2＝11.2 km/s，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v1，小于v2 B. 美国发射的“凤凰”号火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度 C. 第二宇宙速度是使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的小行星的最小发射速度 D. 第一宇宙速度7.9 km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度 【思路分析】　第一宇宙速度又称为环绕速度，是指在地球上发射的物体绕地球飞行做圆周运动所需的最小初始速度，第二宇宙速度，这是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度，第三宇宙速度，这是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度． 【解析】　根据v＝可知，卫星的轨道半径r越大，即距离地面越远，卫星的环绕速度越小，v1＝7.9 km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度，选项D正确；其余绕地球在圆轨道上运行的卫星的速度都小于第一宇宙速度，选项A错误；美国发射的“凤凰”号火星探测卫星，仍在太阳的引力范围内，所以其发射速度小于第三宇宙速度，选项B错误；第二宇宙速度是物体挣脱地球束缚而成为一颗绕太阳运行的小行星的最小发射速度(在地面上发射)，选项C正确． 【答案】　CD 【点评】　理解三种宇宙速度，特别注意第一宇宙速度有三种说法：它是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度，它是人造地球卫星在圆轨道上运行的最大速度，它是卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度． 二