3.4宇宙速度与航天 导学案-2022-2023学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册

高一物理必修二学练案 编号：3-3-1 主编： 审核：高一物理备课组 学生信息：班级： 学习小组： 姓名： 必修 第二册 第3章 第四节：宇宙速度与航天 学习目标：1.[物理观念]知道什么是第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度。　2.[科学思维]会计算人造地球卫星的第一宇宙速度，理解卫星的运行规律及同步卫星的特点。　3.[科学态度与责任]了解人类遨游太空的历史。 课堂探究： 探究1、人造地球卫星运行 引入：如图所示，圆a、b、c的圆心均在地球的自转轴线上．b、c的圆心与地心重合，卫星环绕地球做匀速圆周运动，据此思考并讨论以下问题： (1)三条轨道中可以作为卫星轨道的是哪条？为什么？ (2)卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力定律和向心力公式推导卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系． 【例1】　(多选)火星有两颗卫星，分别是火卫一和火卫二，它们的轨道近似为圆。已知火卫一的周期为7 h 39 min，火卫二的周期为30 h 18 min，则两颗卫星相比(　　) A．火卫一距火星表面较近 B．火卫二的角速度较大 C．火卫一的运行速度较大 D．火卫二的向心加速度较大 训练角度1　一般卫星的运行规律 1．(多选)设地面附近重力加速度为g0，地球半径为R0，人造地球卫星圆形轨道半径为R，那么以下说法中正确的是(　　) A．卫星在轨道上向心加速度大小为 B．卫星运行的速度大小为 C．卫星运行的角速度大小为 D．卫星运行的周期为2π 训练角度2　同步卫星的特点 2．(多选)“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星把广阔视野内的气象数据发回地面，为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料。设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，下列说法中正确的是(　　) A．同步卫星距地面的高度是地球半径的(n－1)倍 B．同步卫星运行速度是第一宇宙速度的 C．同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的 D．同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的(忽略地球的自转效应) 探究2、第一宇宙速度 情景引入：牛顿曾提出过一个著名的思想实验：如图所示，从高山上水平抛出一个物体，当抛出的速度足够大时，物体将环绕地球运动，成为人造地球卫星．据此思考并讨论以下问题： (1)当抛出速度较小时，物体做什么运动？当物体刚好不落回地面时，物体做什么运动？ (2)若地球的质量为M，物体到地心的距离为r，引力常量为G，试推导物体刚好不落回地面时的运行速度．若物体紧贴地面飞行，其速度大小为多少？(已知地球半径R＝6 400 km，地球质量M＝5.98×1024 kg) 【例2】　我国发射了一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”。设该卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面。已知月球的质量约为地球质量的，月球的半径约为地球半径的，地球上的第一宇宙速度约为7.9 km/s，则该探月卫星绕月运行的最大速率约为(　　) A．0.4 km/s　　　 B．1.8 km/s C．11 km/s D．36 km/s 训练角度1　第一宇宙速度的理解 3．(多选)第一宇宙速度是物体在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的速度，则有(　　) A．被发射的物体质量越大，第一宇宙速度越大 B．被发射的物体质量越小，第一宇宙速度越大 C．第一宇宙速度与被发射物体的质量无关 D．第一宇宙速度与地球的质量有关 训练角度2　第一宇宙速度的计算 4．已知某星球的质量是地球的n倍，半径是地球的k倍，地球的第一宇宙速度为v，则该星球的第一宇宙速度为(　　) A．v B．v C．v D．nkv 课堂达标： 1．(多选)关于第一宇宙速度，以下叙述正确的是(　　) A．它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 B．它是近地圆轨道上人造卫星运行的速度 C．它是使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度 D．它是人造卫星发射时的最大速度 2．关于地球的同步卫星，下列说法正确的是(　　) A．同步卫星的轨道和北京所在纬度圈共面 B．同步卫星的轨道必须和地球赤道共面 C．所有同步卫星距离地面的高度不一定相同 D．所有同步卫星的质量一定相同 3．行星A和B都是均匀球体，其质量之比是1∶3，半径之比是1∶3，它们分别有卫星a、b，轨道接近对应行星表面，则两颗卫星a和b的周期之比为(　　) A．1∶27　　　　　 B．1∶9 C．1∶3 D．3∶1 4．(多选)一颗人造地球卫星以初速度v发射后，可绕地球做匀速圆周运动，若使发射速度增大为2v，则该卫星可能(　　) A．绕地球做匀速圆周运动 B．绕地球运动，轨道变为椭圆 C．不绕地球运动，成为太阳的人造行星 D．挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙 5．恒星演化发展到一定