6.5 宇宙航行（课件）-2018版步步高学案导学与随堂笔记物理（人教版必修2）

第六章　 5　宇宙航行 学习 目标 1.会分析人造地球卫星的受力和运动情况.会解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题. 2.知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度. 考试 要求 必考 c 内容索引 Ⅰ自主预习梳理 Ⅱ 重点知识探究 Ⅲ 当堂达标检测 自主预习梳理 Ⅰ 1.牛顿的设想：如图1所示，把物体水平抛出，如果速度 ，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为 . 一、宇宙速度 图1 足够大 人造地球卫星 2.三个宇宙速度   数值 意义 第一宇宙速度 km/s 物体在地球 绕地球做 的速度 第二宇宙速度 km/s 使物体挣脱 引力束缚永远离开地球的最小地面发射速度 第三宇宙速度 km/s 使物体挣脱 引力束缚飞到太阳系外的_____ 地面发射速度 7.9 11.2 16.7 表面附近 匀速圆周运动 地球 太阳 最小 1.1957年10月4日　　　成功发射了第一颗人造地球卫星. 2.1961年4月12日，苏联空军少校 进入“东方一号”载人飞船，飞船绕地球飞行一圈，铸就了人类进入太空的丰碑. 3.1969年7月，美国“阿波罗11号”飞船登上 . 4.2003年10月15日，我国“神舟五号”宇宙飞船发射成功，把中国第一位航天员 送入太空. 二、梦想成真 苏联 加加林 月球 杨利伟 1.判断下列说法的正误. (1)第一宇宙速度是发射卫星的最小速度.( ) (2)人造地球卫星的最小绕行速度是7.9 km/s.( ) (3)要发射一颗人造地球卫星，发射速度必须大于16.7 km/s.( ) 2.已知月球半径为R，月球质量为M，引力常量为G，则月球的第一宇 宙速度v＝______. 即学即用 √ × × Ⅱ 重点知识探究 一、第一宇宙速度的理解与计算 导学探究 (1)不同天体的第一宇宙速度是否相同？第一宇宙速度的决定因素是什么？ 答案 (2)把卫星发射到更高的轨道上需要的发射速度越大还是越小？ 答案 答案　越大.向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星困难，因为发射卫星要克服地球对它的引力. 1.第一宇宙速度：第一宇宙速度是人造卫星近地环绕地球做匀速圆周运动的绕行速度. 2.推导：对于近地人造卫星，轨道半径r近似等于地球半径R＝6 400 km，卫星在轨道处所受的万有引力近似等于卫星在地面上所受的重力，取g＝9.8 m/s2，则 知识深化 3.推广 由第一宇宙速度的两种表达式看出，第一宇宙速度的值由中心天体决定，可以说任何一颗行星都有自己的第一宇宙速度，都应以 表示，式中G为引力常量，M为中心天体的质量，g为中心天体表面的重力加速度，R为中心天体的半径. 4.理解 (1)“最小发射速度”与“最大绕行速度” ①“最小发射速度”：向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星困难，因为发射卫星要克服地球对它的引力.所以近地轨道的发射速度(第一宇宙速度)是发射人造卫星的最小速度. (2)发射速度与发射轨道 ①当7.9 km/s≤v发<11.2 km/s时，卫星绕地球运动，且发射速度越大，卫星的轨道半径越大，绕行速度越小. ②当11.2 km/s≤v发<16.7 km/s时，卫星绕太阳旋转，成为太阳系一颗“小行星”. ③当v发≥16.7 km/s时，卫星脱离太阳的引力束缚跑到太阳系以外的空间中去. 例1　假设地球的质量不变，而地球的半径增大到原来半径的2倍，那么从地球发射人造卫星的第一宇宙速度的大小应为原来的 答案 √ 解析　因第一宇宙速度即为地球的近地卫星的线速度，此时卫星的轨道半径近似的认为等于地球的半径，且地球对卫星的万有引力提供向心力. 因此，当M不变，R增大为2R时，v减小为原来的 ，即选项B正确. 解析 例2　某人在一星球上以速率v竖直上抛一物体，经时间t后，物体以速率v落回手中.已知该星球的半径为R，求该星球的第一宇宙速度. 解析　根据匀变速直线运动的规律可得，该星球表面的重力加速度为g＝ ，该星球的第一宇宙速度即为卫星在其表面附近绕其做匀速圆周运动的线速度，该星球对卫星的引力(重力)提供卫星做圆周运动的向心力， 解析 答案 二、人造地球卫星运行的规律 导学探究 1.如图2所示，圆