2019-2020学年高中物理 第3章 万有引力定律及其应用 第3节 飞向太空课件 粤教版必修2

第三节飞向太空1．(2017济南一模)关于地球的同步卫星，下列说法错误的是()A．同步卫星一定在赤道正上方B．所有同步卫星距离地球的高度相同C．低于同步卫星高度的卫星线速度一定大于同步卫星的线速度D．同步卫星可以绕两极运动【答案】D【解析】同步卫星特点：(1)同步卫星的转动周期和地球的自转周期相同．(2)同步卫星的运行轨道在地球的赤道平面内．(3)同步卫星距地面的高度是固定的．则可知：A、B、C正确，D错误．因选错误的，故选D．2．(多选)下列说法正确的是()A．海王星是人们依据万有引力定律计算出其轨道而发现的B．天王星是人们依据万有引力定律计算出其轨道而发现的C．天王星运行轨道偏离根据万有引力定律计算出来的轨道，其原因是由于天王星受到轨道外的其他行星的万有引力作用D．以上均不正确【答案】AC【解析】人们发现万有引力定律计算出来的天王星的轨道，总与实际的观测值有微小的差别，从而计算出新行星的位置．海王星的发现就得益于万有引力定律，A、C正确．3．人造卫星环绕地球运转的速率v＝gR2r，其中g为地面处的重力加速度，R为地球半径，r为卫星离地球中心的距离．下列说法正确的是()A．从公式可见，环绕速度与轨道半径的平方根成反比B．从公式可见，把人造卫星发射到越远的地方越容易C．上面环绕速度的表达式是错误的D．以上说法都错误【答案】A【解析】GMmr2＝mv2r，所以v＝GMr＝gR2r，所以A正确．式中v是环绕速度并非发射速度，所以B错误．一、飞向太空的桥梁——火箭1．人造卫星的发射要成为地球的人造卫星，发射速度必须达到_____km/s，要成为太阳的人造卫星，发射速度必须达到________km/s.2．发射卫星的火箭(1)原理：利用燃料燃烧向后急速喷出气体产生的_____________，使火箭向前射出．(2)组成：主要有壳体和燃料两部分．(3)多级火箭：用几个火箭连接而成的火箭组合，一般为____级．7.911.2反作用力三人造卫星为何总要向东发射？【答案】由于地球的自转由西向东，如果我们顺着地球自转的方向，即向东发射卫星，就可以充分利用火箭与卫星随地球自转的惯性，节省发射所需能量．二、遨游太空时间国家活动内容1957年10月苏联发射第一颗人造地球卫星1961年4月苏联第一艘载人宇宙飞船“_________”发射成功1969年7月美国“________11号”登上月球1971年4月苏联发射“礼炮1号”空间站1981年4月美国“_______________”载人航天飞机试验成功2003年10月中国发射“__________”载人飞船东方1号阿波罗哥伦比亚号神舟五号三、空间探测器1962年美国的“__________”探测器对金星进行了近距离的考察．1989年美国的“__________”木星探测器发射成功．2003年美国的“________”与“________”火星探测器发射成功．水手2号伽利略号勇气号机遇号1．人造卫星人造卫星要进入飞行轨道必须有足够大的速度．速度达到7.9km/s可进入绕地球飞行的轨道，成为人造地球卫星；速度达到11.2km/s可成为太阳的人造卫星．2．三级火箭(1)一级火箭最终速度达不到发射人造卫星所需要的速度，发射卫星要用多级火箭．火箭与人造卫星(2)三级火箭的工作过程火箭起飞时，第一级火箭的发动机“点火”，燃料燃尽后，第二级火箭开始工作，并自动脱掉第一级火箭的外壳，以此类推……由于各级火箭的连接部位需大量附属设备，这些附属设备具有一定的质量，并且级数越多，连接部位的附属设备质量越大，并且所需的技术要求也相当精密，因此，火箭的级数并不是越多越好，一般用三级火箭．火箭发射卫星示意图例1下图是“嫦娥二号”奔月示意图，卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨，进入地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星，并开展对月球的探测，下列说法正确的是()A．发射“嫦娥二号”的速度必须达到第三宇宙速度B．在绕月圆轨道上，卫星周期与卫星质量有关C．卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比D．在绕月圆轨道上，卫星受地球的引力大于受月球的引力解题流程：答案：C题后反思：(1)在椭圆轨道上近地点的速度大于远地点的速度．(2)在圆轨道上半径越大，速度越小．1．发射人造卫星是将卫星以一定的速度送入预定轨道．发射场一般选择在尽可能靠近赤道的地方，如右图．这样选址的优点是，在赤道附近()A．地球的引力较大B．地球自转线速度较大C．重力加速度较大D．地球自转角速度较大【答案】B【解析】发射卫星需要将卫星以一定的速度送入轨道，在赤道附近地面上的物体线速度最大，发射时较节能，故B正确．1．空间探测器简介目前的载人航天还仅仅局限于地月系统．由于进行太空航行需要通过极长的距离，花费极长的时间，载人航行所需的技术条件要求极高，目前难以实现，因此进行深空探测，需要利用空间探测器．空间探测器与卫星(或宇宙飞船)的变轨问题2015年7月14日，“新视野号”探测器掠过冥王星，它以很高的清晰度向人类展示了这颗遥远星球的“庐山面目”．“新视野号”于2006年1月19日发射，历经近十年时间到达冥王星．2012年8月6日，“好奇号”火星探测器成功登陆火星，并对火星进行探测.2018年，欧洲将发射火星车对火星进行探测．火星是离地球最近的八大行星，因此人类对它的探测活动非常频繁，我国也将对其展开探测活动．2．卫星(宇宙飞船)的变轨问题卫星(宇宙飞船)在运行过程中，中心天体对卫星(宇宙飞船)的万有引力充当向心力．当万有引力恰好提供向心力时，卫星(宇宙飞船)在原轨道上运动．当万有引力小于所需要向心力时，卫星(宇宙飞船)做远离中心天体的运动．当万有引力大于所需要向心力时，卫星(宇宙飞船)做靠近中心天体的运动．例2宇宙飞船在轨道上运行，地面指挥人员发现某一火箭残体的轨道与飞船轨道有一交点，于是通知宇航员飞船有可能与火箭残体相遇，宇航员随即开动飞船上的发动机使飞船加速，脱离原轨道，最终在新轨道上稳定运行．关于飞船在此过程中的运动，下列说法正确的是()A．飞船高度降低B．飞船高度升高C．飞船周期变小D．飞船的向心加速度变大题眼直击：飞船加速后，万有引力小于飞船所需的向心力，飞船做离心运动．解题流程：答案：B题后反思：飞船或卫星是在太空中受地球的引力而做椭圆或圆周运动，其速度变化时，由F＝mv2r知所需的向心力发生变化，从而改变轨道，且v增大时做离心运动，v减小时做近心运动．2．宇宙飞船和空间站在同一轨道上运动，宇宙飞船要与前面的空间站对接，为了追上空间站，可以采取怎样的方法？【答案】飞船从原轨道减速至一个较低轨道，再加速上升到较高轨道与空间站完成对接【解析】飞船在轨道上运动时万有引力等于向心力，即F引＝mv2r，若在原轨道上减速，则F引＞mv2r，飞船做向心运动，速度增大，再在低轨道上加速，飞船做离心运动，上升到较高轨道与空间站对接．例3某同学设想驾驶一辆“陆地—太空”两用汽车，沿地球赤道行驶并且汽车相对于地球速度可以增加到足够大．当汽车速度增加到某一值时，它将成为脱离地面绕地球做圆周运动的“航天汽车”．不计空气阻力，已知地球的半径R＝6400km.下列说法正确的是()A．汽车在地面上速度增加时，它对地面的压力增大B．当汽车速度增加到7.9km/s，将离开地面绕地球做圆周运动C．此“航天汽车”环绕地球做圆周运动的最小周期为1hD．在此“航天汽车”上可以用弹簧测力计测量物体的重力综合拓展提高解析：由mg－N＝mv2R得N＝mg－mv2R，可知A错；7.9km/s是最小的发射速度，也是最大的环绕速度，B对；由mg＝m2πT2R知T＝84分钟，C错；“航天汽车”上处于完全失重状态，任何与重力有关的实验都无法进行，D错．答案：B