高一物理宇宙航行1

5．宇宙航行【知识与技能】1．了解人造卫星的有关知识．2．知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度．【重点】1.第一宇宙速度的推导；2.人造卫星运动的特点．【难点】1.线速度、角速度、周期与半径的关系；2.区别稳定运转速度和发射速度．导入从远古时代起人们就想象着飞向太空，奔向月球，那么怎样才能实现这一梦想呢?这一节我们来探究这个问题．300多年前，牛顿提出设想:从高山上用不同的水平速度抛出物体,速度越大,落点离山脚越远.一、宇宙速度地球如果没有空气阻力,当速度足够大时,物体就永远不会落到地面上,它将成为一颗绕地球运动的人造地球卫星.方法一：卫星绕地球做圆周运动，地球对卫星的万有引力提供向心力。设地球质量为M，半径为R.人造地球卫星在圆轨道上运行，质量为m，轨道半径为r.rmvrGMm22rGMv从上式可以看出:,卫星离地心越远，它运行的速度越慢。rv1对于靠近地面的卫星，可以认为此时的r近似等于地球半径R，把r用地球半径R代入，可以求出s/km9.7s/m109.71037.61089.51067.6RGMV3624111方法二：卫星绕地球做圆周运动，重力提供向心力。s/km9.7gRvRvmmg21．第一宇宙速度(7.9km/s)卫星环绕地球做匀速圆周运动的最大速度，叫第一宇宙速度．将人造地球卫星送入预定的轨道运行所必须具有的速度，叫发射速度．轨道越高，绕地球运行的环绕速度越小．因此，第一宇宙速度是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所具有的速度，是人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动所具有的最大速度，也是发射人造地球卫星的最小速度．2、第二宇宙速度：在地面上发射飞行器，如果发射速度大于7.9km/s而小于11.2km/s时，它绕地球运行的轨道不是圆而是椭圆．当发射速度等于或大于11.2km/s时，它就会克服地球的引力成为绕太阳运转的人造行星或飞到其他行星上去．11.2km/s称为第二宇宙速度．3、第三宇宙速度：当物体的速度v≥16.7km/s，物体就摆脱了太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。这个速度叫第三宇宙速度。V1=7.9km/s地球V2=11.2km/sV3=16.7km/s描述卫星运动的量？线速度、角速度、？(1)由得:ｖ＝rvmrMmG22rGM(2)由ＧMm/r2＝ｍω２ｒ得：ω＝3rGM(3)由GMm/r2＝４π２得：Ｔ＝２π2TmRGMR3可见：V、W、T与r为一一对应关系rvmrMmG22rGM二、梦想成真探索宇宙的奥秘，奔向广阔而遥远的太空，是人类自古以来的梦想，现在真的“梦想成真”了．1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功．1961年4月12日，苏联空军少校加加林进入了“东方一号”载人飞船．火箭点火起飞绕地球飞行一圈，历时108min，然后重返大气层，安全降落在地面上，铸就了人类进入太空的丰碑．1969年7月16日9时32分，“阿波罗11号”成功登临月球，载人航天技术迅速发展．1992年，中国载人航天工程正式启动．2003年10月15日9时，我国“神舟”五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，把中国第一位航天员杨利伟送入太空．这次成功发射实现了中华民族千年的飞天梦想．伴随着“神舟”五号的发射成功，中国已正式启动“嫦娥工程”，开始了宇宙探索的新征程．2005年10月12日9时整，航天员费俊龙、聂海胜驶乘神舟六号载人飞船飞向太空，开始了中国人首次双人太空多日行。这标志着中国载人航天飞行由神舟五号的验证性飞行试验完全过渡到真正意义上有人参与的空间飞行试验。1．关于第一宇宙速度，下列说法中错误的是()A．它是人造地球卫星绕地球飞行的最大速度B．它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运动速度C．它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度D．它是卫星在椭圆轨道上运动时近地点的速度D2．人造地球卫星绕地球做圆周运动的线速度可以是()①11.2km/s②7.9km/s③6km/s④16.7km/sA．①②B．②③C．③④D．①④B3．在地面上某一高度运行的人造卫星，下列说法中正确的是()A．该卫星在轨道上的运行速度大于第一宇宙速度B．该卫星在轨道上的运行速度小于第一宇宙速度C．发射该卫星时的发射速度大于第一宇宙速度D．发送该卫星时的发射速度小于第一宇宙速度BCD4．人造卫星离地面距离等于地球半径R，卫星以速度v沿圆轨道运动，设地面的重力加速度为g，则有()A．V=√4gRB．V=√2gRC．V=√gRD．V=√gR/25．1990年3月，紫金山天文台将1965年9月20日发现的一颗小行星命名为吴健雄星，直径为32km，如果该行星的密度与地球相同，则对该小行星来说，其上物体的第一宇宙速度约为多少?(已知地球半径为6400km，地球上第一宇宙速度为7.9km/s)解：由于吴健雄星的密度与地球的密度相近，所以有M地/(4πr3地/3)=M吴/(4πr3吴/3)即M吴=M地(r吴/r地)3代入环绕速度公式得v=√GM吴/r吴=√GM地r吴2/r地3=r吴v1/r地=20m/s６．火星的半径为地球半径的一半，火星的质量为地球质量的1／9．问：(1)火星上的重力加速度是地球上的重力加速度的几倍?(2)若要在火星上发射一颗人造卫星，那么该卫星环绕火星的第一宇宙速度是多少?在地球上抛出的物体，当它的速度足够大时，物体就永远不会落到地面上，它将围绕地球旋转，成为一颗人造地球卫星。简称人造卫星。地球二、宇宙速度：1、第一宇宙速度：v=7.9km/s2、第二宇宙速度：v=11.2km/s3、第三宇宙速度：v=16.7km/sV1=7.9km/s地球V2=11.2km/sV3=16.7km/s