2012屆高考物理第一輪宇宙航行專題復習學案

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高三 來源: 高中學習網(wǎng)
【要點點撥】
1.第一宇宙速度7.9km/s是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所必須具有的速度,而如人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的半徑越大,則所需的線速度相應越小。
2.若實際發(fā)射衛(wèi)星的的速度大于7.9km/s且小于11.2km/s,則衛(wèi)星繞地球做橢圓運動。衛(wèi)星如做橢圓運動,它在各點的速度大小是不同的由 可粗略看出,r變大時, 變小。
3.在求解有關(guān)人造衛(wèi)星的的習題時,一定要注意衛(wèi)星離地面高度與衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的軌道半徑是兩個不同的概念。
4.第二、第三宇宙速度雖然數(shù)值上比第一宇宙速度大不多,但要達到這一速度是相當困難的。
【解題思路】
1.用萬有引力定律處理天體問題,主要有兩條解題思路:(1)在地面附近把萬有引力看成等于物體受的重力,即 ,主要用于計算涉及重力加速度的問題;(2)把天體的運動看成是勻速圓周運動,且 ,主要用于計算天體質(zhì)量、密度以及討論衛(wèi)星的速度、角速度、周期隨軌道的變化而變化等問題。
2.地面上物體的重力是由于地球?qū)ξ矬w的萬有引力引起的,但一般情況下這兩者并不相等,因為地面上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力也由萬有引力的一個分力提供,不過這一分力卻較小,實際計算中常常忽略。
3. 人造衛(wèi)星中的物體所受地球的萬有引力全部提供衛(wèi)星作圓周運動的向心力,因此衛(wèi)星內(nèi)部的物體處于完全失重狀態(tài)。
【學習目標】
1.了解衛(wèi)星的發(fā)射運行等情況.
2.了解飛船飛入太空的情況.
3.知道三個宇宙速度的含義,會推導第一宇宙速度.
【自主學習】
一、宇宙速度
1、人造地球衛(wèi)星在地面附近繞地球做圓規(guī)道運行時,速度為 ,如果將它發(fā)射至半徑為二倍地球半徑的高空軌道,那么它的運行速度是 _ 。
2、兩顆人造地球衛(wèi)星 和 的質(zhì)量比 ,軌道半徑之比 ,某一時刻它們的連線通過地心,則此時它們的線速度之比 _,向心加速度之比 _,向心力之比 _。
二、夢想成真
1、人造地球衛(wèi)星以地心為圓心,做勻速圓周運動,下列說法正確的是( )
:半徑越大,速度越小,周期越小 :半徑越大,速度越小,周期越大
:所有衛(wèi)星的速度均是相同的,與半徑無關(guān)
:所有衛(wèi)星的角速度均是相同的,與半徑無關(guān)
2、若已知某行星繞太陽公轉(zhuǎn)的半徑為 ,公轉(zhuǎn)周期為 ,萬有引力恒量為 ,則由此可求出( )
:某行星的質(zhì)量 :太陽的質(zhì)量
:某行星的密度 :太陽的密度
【典型例題】
例1、月球的質(zhì)量約為地球的1/81,半徑約為地球半徑的1/4,地球上第一宇宙速度約為7.9km/s,則月球上第一宇宙速度月為多少?
例2、人造地球衛(wèi)星與地面的距離為地球半徑的1.5倍,衛(wèi)星正以角速度ω做勻速圓周運動,地面的重力加速度為 , 、 、 這三個物理量之間的關(guān)系是( )
: : : :
例3、在繞地球做勻速圓周運動的航天飛機的外表面上,有一隔熱陶瓷片自動脫落,則陶瓷片的運動情況是
:平拋運動 :自由落體運動
:仍按原軌道做勻速圓周運動
:做速圓周運動,逐漸落后于航天飛機
【針對訓練】
1、利用所學的知識,推導第一宇宙速度的表達式 。
2、在某星球上,宇航員用彈簧稱稱得質(zhì)量為 的砝碼的重為 ,乘宇宙飛船在靠近該星球表面空間飛行,測得其環(huán)繞周期是 。根據(jù)上述數(shù)據(jù),試求該星球的質(zhì)量
3、地球的同步衛(wèi)星距地面高 約為地球半徑 的5倍,同步衛(wèi)星正下方的地面上有一靜止的物體 ,則同步衛(wèi)星與物體 的向心加速度之比是多少?若給物體 以適當?shù)睦@行速度,使 成為近地衛(wèi)星,則同步衛(wèi)星與近地衛(wèi)星的向心加速度之比為多少?
4、我們國家在1986年成功發(fā)射了一顆實用地球同步衛(wèi)星,從1999年至今已幾次將“神州”號宇宙飛船送入太空。在某次實驗中,飛船在空中飛行了36 ,繞地球24圈。那么同步衛(wèi)星與飛船在軌道上正常運轉(zhuǎn)相比較 ( )
:衛(wèi)星運轉(zhuǎn)周期比飛船大
:衛(wèi)星運轉(zhuǎn)速率比飛船大
:衛(wèi)星運轉(zhuǎn)加速度比飛船大
:衛(wèi)星離地高度比飛船大
5、甲、乙 兩顆人造地球衛(wèi)星在同一軌道平面上的不同高度處同向運行,甲距地面高度為地球半徑的0.5倍,乙甲距地面高度為地球半徑的5倍,兩衛(wèi)星在某一時刻正好位于地球表面某處的正上空,試求:(1)兩衛(wèi)星運行的速度之比;(2)乙衛(wèi)星至少經(jīng)過多少周期時,兩衛(wèi)星間的距離達到最大?
6、一宇航員在某一行星的極地著陸時,發(fā)現(xiàn)自己在當?shù)氐闹亓κ窃诘厍蛏现亓Φ?.01倍,進一步研究還發(fā)現(xiàn),該行星一晝夜的時間與地球相同,而且物體在赤道上完全失去了重力,試計算這一行星的半徑 。
7、偵察衛(wèi)星通過地球兩極上空的圓軌跡運動,他的運行軌道距地面高度為 ,要使衛(wèi)星在一天的時間內(nèi)將地面上赤道各處在日照條件下的情況全部拍攝下來,衛(wèi)星在通過赤道上空時,衛(wèi)星上的攝像機至少應拍攝地面上赤道圓周的弧長是多少?(設地球的半徑為 ,地面處重力加速度為 ,地球自轉(zhuǎn)周期為 )
8.登月火箭關(guān)閉發(fā)動機在離月球表面112km的空中沿圓形軌道運動,周期是120.5min,月球的半徑是1740km,根據(jù)這組數(shù)據(jù)計算月球的質(zhì)量和平均密度。
【學后反思】
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參考答案:
[自主學習]一、1. 2. 二、1. 2.
[典型例題]例一. km/s 例二. 例三.
[針對訓練]1.略 2. 3.(1)6:1 (2)1:36 4.
5.(1)2:1(2) 6. 7.


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