1、5宇宙航行 6经典力学的局限性问题导读 （命制教师：张宇强） 第 1 页 共 9 页5宇宙航行 6经典力学的局限性问题导读使用时间： 月 日 月 日姓名 班级 【学习目标】1、知道人造地球卫星的运行原理，会运用万有引力定律和圆周运动公式分析解答有关卫星运行的原因；2、掌握三个宇宙速度，会推导第一宇宙速度；3、简单了解航天发展史。4、能用所学知识求解卫星基本问题。【问题导读】认真阅读课本P44P51 内容，并完成以下导读问题：一、人造地球卫星如图所示，当物体的 足够大 时，它将会围绕 旋转而不再落回地面，成为一颗绕地球转动的 。一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做 运动，向心力由地球对它的 提供
2、，即 G = ，则卫星在轨道上运行的线速度 v= Mmr2二、三个宇宙速度的比较数值 意义第一宇宙速度 km/s(1)卫星环绕地球表面运行的速度，也是绕地球做匀速圆周运动的最 速度；(2)使卫星绕地球做匀速圆周运动的最 地面发射速度第二宇宙速度 km/s 使卫星挣脱 引力束缚的最 地面发射速度第三宇宙速度 km/ s 使卫星挣脱 引力束缚的最 地 面发射速度三、经典力学的成就和局限性1、经典力学的成就牛顿运动定律和万有引力定律在宏观、低速、弱引力的广阔领域，包括天体力学的研究中，5宇宙航行 6经典力学的局限性问题导读 （命制教师：张宇强） 第 2 页 共 9 页经受了实践的检验，取得了巨大的成
3、就.2、经典力学的局限性（1）牛顿力学即经典力学，它只适用于 、 的物体，不适用于 和 的物体。（2）狭义相对论阐述了物体以接近光速运动时遵从的规律，得出了一些不同于经典力学的结论，如质量要随物体运动速度的增大而 。（3）20 世纪 20 年代，建立了量子力学，它正确描述了 粒子的运动规律，并在现代科学技术中发挥了重要作用.（4）爱因斯坦的广义相对论说明在 的作用下，牛顿的引力理论将不再适用.预习检测：1两颗卫星 A、B 的质量相等，距地面的高度分别为 HA、H B ，且 HA 所需向心力（ ）mv2r5宇宙航行 6经典力学的局限性课堂导学 （命制教师：张宇强）第 5 页 共 9 页卫星需减速
4、才能变轨。【课上基础训练】1、是否可以发射一颗这样的人造卫星，使其圆轨道 ( )A与地球表面上某一纬度线 (非赤道)是共面的同心圆B与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面的同心圆C与地球表面上赤道线是共面的同心圆，且卫星相对地球表面是静止的D与地球表面上的赤道线是共面的同心圆，但卫星相对地球是运动的2 在轨道上运行的人造地球卫星，若卫星上的天线突然折断，则天线将（ ）A做自由落体运动B做平抛运动C和卫星一起绕地球在同一轨道上运行D由于惯性沿轨道切线方向做直线运动3当人造卫星绕地球做匀速圆周运动时，其绕行速度（ ）A一定等于 7.9 千米/秒 B一定小于 7.9 千米/ 秒C一定大于 7.9 千
5、米/秒 D介于 7.911.2 千米/秒4发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道 1，然后经点火，使其沿椭圆轨道 2 运行，最后再次点火，将卫星送人同步椭圆轨道 3。轨道 1、2 相切于 Q 点，轨道 2、3 相切于 P 点，如图所示，则当卫星分别在 1、2、3 轨道上正常运行时，以下说法正确的是 ( )A卫星在轨道 3 上的速率大于在轨道 l 上的速率B卫星在轨道 3 上的角速度小于在轨道 1 上的角速度C卫星在轨道 1 上经过 Q 点时的加速度大于它在轨道 2 上经过 Q 点时的加速度D卫星在轨道 2 上经过 P 点时的加速度等于它在轨道 3 上经过 P 点时的加速度5同步卫星在赤道
6、上空同步轨道上定位以后，由于受到太阳、月球及其他天体的引力作用影响，会产生漂移运动而偏离原来的位置，若偏离达到一定程度，就要发动卫星上的小发动机进行修正。如图所示中 A 为离地面 36000km 的同步轨道，B 和 C为两个已经偏离轨道但仍在赤道平面内运行的同步卫星，要使它们回到同步轨道上，应 ( )A使 B 适当减速 B开使 B 适当加速C使 C 适当减速 D使 C 适当加速6金星的半径是地球的 0.95 倍，质量为地球的 0.82 倍。那么，（1）金星表面的自由落体加速度是多大？（2）金星的第一宇宙速度是多大？5宇宙航行 6经典力学的局限性课后拓展训练 （命制教师：张宇强）第 6 页 共
7、9 页5宇宙航行 6经典力学的局限性课后拓展训练【课后拓展训练】1关于地球的第一宇宙速度，下面说法中正确的是 ( )A它是人造地球卫星绕地球运行的最小速度B它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度C它是能使卫星进入近地轨道的最小速度D它是能使卫星进入轨道的最大发射速度2关于人造地球卫星及其中物体的超重、失重问题，下列说法中正确的是 ( )A在发射过程中向上加速时产生超重现象B在降落过程中向下减速时产生超重现象C进入轨道时做匀速圆周运动，产生失重现象D失重是由于地球对卫星内物体的作用力减小而引起的3同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星，则下面说法中正确的是 ( )A它可以在地面上任一点的正上
8、方，且离地心的距离可按需要选择不同的数值B它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的 C它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的数值D它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的4关于绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星，以下判断正确的是 ( )A同一轨道上，质量大的卫星线速度大 B同一轨道上，质量大的卫星向心加速度大C离地面越近的卫星线速度越大 D离地面越远的卫星线速度越大52003 年 8 月 29 日，火星、地球和太阳处于三点一线，上演“火星冲日”的天象奇观。这是 6 万年来火星距地球最近的一次，与地球之间的距离只有 5576 万公里，为人类研究火星提供了最佳时机。
9、如图所示为美国宇航局最新公布的“火星冲日”的虚拟图，则有 ( )A2003 年 8 月 29 日，火星的线速度大于地球的线速度B2003 年 8 月 29 日，火星的线速度小于地球的线速度C2004 年 8 月 29 日，火星又回到了该位置D2004 年 8 月 29 日，火星还没有回到该位置6如图所示的圆 a、b、c ，其圆心均在地球的自转轴线上，b、c的圆心与地心重合，对卫星环绕地球做匀速圆周运动而言 ( )A卫星的轨道可能为 a B卫星的轨道可能为 bC卫星的轨道可能为 c D同步卫星的轨道只可能为 b7我国自行研制发射的“风云一号”“风云二号”气象卫星的飞行轨道是不同的， “风云一号”
10、是极地圆形轨道卫星，其轨道平面与赤道平面垂直，周期为了 T1=12 h；“风云二号”是同步卫星，其轨道平面就是赤道平面，周期为丁5宇宙航行 6经典力学的局限性课后拓展训练 （命制教师：张宇强）第 7 页 共 9 页T224 h；两颗卫星相比 ( )A “风云一号”离地面较高B “风云一号 ”每个时刻可观察到的地球表面范围较大C “风云一号 ”线速度较大D若某时刻“风云一号”和“风云二号”正好同时在赤道上某个小岛的上空，那么再过 12 小时，它们又将同时到达该小岛的上空8关于我国发射的“亚洲一号”地球同步通迅卫星的说法，正确的是 ( )A若其质量加倍，则轨道半径也要加倍B它在北京上空运行，故可用
11、于我国的电视广播C它以第一宇宙速度运行D它运行的角速度与地球自转角速度相同9地球上两相距很远的观察者，都发现自己的正上方有一颗人造卫星，相对自己静止不动，则这两位观察者的位置以及两颗人造卫星到地球中心的距离可能是 ( )A一人在南极，一人在北极，观察不到此现象B一人在南极，一人在北极，两卫星到地球中心的距离可 以不等，但应成整数倍C两人都在赤道上，两卫星到地球中心的距离一定相等D两人都在赤道上，两卫星到地球中心的距离可以不等，但应成整数倍10一颗人造地球卫星在离地面高度等于地球半径的圆形轨道上运行，其运行速度是地球第一宇宙速度的 倍。11假设在半径为 R 的某天体上发射一颗该天体的卫星，若它贴
12、近该天体的表面做匀速圆周运动的运行周期 T1，已知万有引力常量为 G，则该天体的密度为 。若这颗卫星距该天体表面的高度为 h，测得在该处做圆周运动的周期为 T2，则该天体的密度又可表示为 。12 1989 年 10 月 18 日，人类发射的“伽利略”号木星探测器进入太空，行程 37 亿千米于 1995 年 12 月 7 日到达木星附近，然后绕木星运转并不断发回拍摄到的照片，最后耗尽所有备用燃料坠入木星大气层而销毁(1)人类在地面上发射该探测器的速度应为（ ）A等于 7.9 km/s B大于 7.9 km/s 而小于 11.2km/sC大于 11.2 km/s 而小于 16.7km/s D大于
13、16.7 km/s(2)该探测器从 1995 年至 2002 年 6 年内绕木星运行了 33 圈，若引力常量已知，则由此数据( )A可计算出太阳的质量 B可计算出木星的质量C可计算出探测器的质量 D以上三个质量均无法计算出来131987 年，美国摩托罗拉公司的专家率先提出了一个方案：在距地球表面 780km 的5宇宙航行 6经典力学的局限性课后拓展训练 （命制教师：张宇强）第 8 页 共 9 页太空轨道上建立一个由 77 颗小卫星组成的星座，每条轨道上分布有 11 颗卫星，这种卫星系统称为铱卫星系统目前，有 66 颗铱卫星均匀分布在距离地面 784km 的6 条不同轨道上，假设这些卫星绕地球做
14、匀速圆周运动，则它们在运动中具有相同的( )A圆心 B速率 C周期 D加速度大小14在飞船发射、绕地球做圆周运动和返回过程中，对于宇航员所受到的重力 G、支持力 FN 和万有引力 F，下面的判断正确的是 ( )A载人飞船在发射架上等待发射时 FNG=F B载人飞船发射离地竖直上升过程中 FNG=FC载人飞船绕地球做圆周运动时 FGFN D载人飞船返回舱在返回地面过程中 FN GF 15星球上的物体脱离星球引力所需要的最小速度称为第二宇宙速度星球的第二宇宙速度 v2 与第一宇宙速度 v1 的关系是 v2 v1已知某星球的半径为 r，它表面的2重力加速度为地球表面重力加速度 g 的 ，不计其他星球
15、的影响则该星球的第二16宇宙速度为 ( )A B C C grError!gr16gr 13gr 1316、假设地球的质量不变，而地球的半径增大到原来的半径的 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 倍。17、某人在一星球上以速率 v 竖直上抛一物体，经时间 t 物体以速率 v 落回手中，已知该星球的半径为 R，求这个星球上的第一宇宙速度.18、登月飞行器关闭发动机后在离月球表面 112km 的空中沿圆形轨道绕月球飞行，周期是 120.5min。已知月球半径是 1740km，根据这些数据计算月球的平均密度。（G=6.6710 -11Nm2/kg2）第 5 节答案课上基础训
16、练1CD 2.C. 3.B4.B、D 5.A、D 6.根据万有引力产生重力以及重力提供星体做圆周运5宇宙航行 6经典力学的局限性课后拓展训练 （命制教师：张宇强）第 9 页 共 9 页动的向心力求解。【答案】：（1）由于万有引力产生重力，设金星和地球的半径、质量及星球表面的自由落体的落体的加速度分别为 r1、m 1、g 1、r 2、m 2、g 2。分别对金星和地球列两个方程：Gmm1/2r= mg1 Gmm2/ r= mg2 式得：221grmg=8.9m/s2。(2)重力提供星体做圆周运动的向心力。设星体的质量为 m，分别对金星和地球列两个方程 mg1=m v/r1 mg2=m v/r2由上两式得：21rg=7.3km/s【拓展训练】1.BC 2.ABC 3.D 4.C 5.BD 6.BCD 7.C8.D9.C10. 2倍 11 . 213GT3Rh2.（） （） 3.14.AB 15.C 16 、 17、 18、3.2610 3kg/m32
