天体运动和人造卫星

第五单元  天体运动与人造卫星 考试内容及要求: 第一宇宙速度 第二宇宙速度 第三宇宙速度    ?    计算只限第一宇宙速度 学习目标：1、知道三宇宙速度的大小分别是多少 2、熟悉卫星运行参量 与半径R之间的关系。 活动一：阅读教材P44内容完成下列小，熟悉三个宇宙速度 例1．人造地球卫星绕地球作匀速圆周运动，其速率（  ） A.一定等于7.9km/s B.等于或小于7.9km/s C.一定大于7.9km/s D.介于7.9～11.2km/s 例2．使物体脱离行星的引力束缚，不再绕该行星运行，从行星表面发射所需的最小速度称为第二宇宙速度，行星的第二宇宙速度 与第一宇宙速度  的关系是 ．已知某行星的半径为地球半径的三倍，它表面的重力加速度为地球表面重力加速度的1/6，不计其它行星的影响和地球自转对其表面重力加速度的影响。已知地球的第一宇宙速度为8 km/s，则该行星的第二宇宙速度为 （  ） A． B. C. D. ：1、第一宇宙速度的大小：                   第一宇宙速度是发射人造卫星的    速度，也是人造卫星的    环绕速度，此时它的运行周期最短，Tmin＝2π ＝5  075 s≈85 min。 2．宇宙速度与运动轨迹的关系 (1) ＝7.9 km/s时，卫星绕地球做              。 (2)7.9 km/s＜ ＜11.2 km/s，卫星绕地球运动的轨迹为          。 (3)11.2 km/s≤ ＜16.7 km/s，卫星绕太阳做          。 (4) ≥16.7 km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间 变式训练1．某星球直径为d，宇航员在该星球表面以初速度v0竖直上抛一个物体，物体上升的最大高度为h，若物体只受该星球引力作用，则该星球的第一宇宙速度为(  ) A.   　B．       C.           D. 活动二：运用万有引力和向心力公式，完成卫星运行参量 的分析与比较及同步卫星的特点 例3．甲、乙两颗人造地球卫星围绕地球做匀速圆周运动，它们的质量之比m1：m2=1：2，它们圆周运动的轨道半径之比为r1：r2=1：2，下列关于卫星的说法中正确的是（  ） A．它们的线速度之比V1：V2=1：     B．它们的运行周期之比T1：T2=2 ：1 C．它们的向心加速度比a1：a2=4：1    D．它们的向心力之比F1：F2=4：1 例4．对于地球同步卫星的认识，正确的是（  ） A．它们运行的角速度与地球自转角速度相同，相对地面静止 B．它们可在我国北京上空运行，故可用于我国的电视广播 C．不同卫星的轨道半径都相同，且一定在赤道的正上方，它们以第一宇宙速度运行 D．它们只能在赤道的正上方，但不同的同步卫星的轨道半径可以不同，且卫星的加速度为零 小结：1．四个分析 ：指分析人造卫星的加速度、线速度、角速度和周期与轨道半径的关系。 即： 2、同步卫星的特点： 变式训练2．a、b、c、d是在地球大气层外的圆形轨道上运行的四颗人造卫星．其中a、c的轨道相交于P，b、d在同一个圆轨道上，b、c轨道在同一平面上．某时刻四颗卫星的运行方向及位置如图示．下列说法中正确的是（  ） A．a、c的加速度大小相等，且大于b的加速度 B．b、c的角速度大小相等，且小于a的角速度 C．a、c的线速度大小相等，且小于d的线速度 D．a、c存在在P点相撞危险 活动三：根据活动一、二内容进一步理解卫星变轨问题的比较 例5．(多选)如图所示，地球卫星a、b分别在椭圆轨道、圆形轨道上运行，椭圆轨道在远地点A处与圆形轨道相切，则(  ) A．卫星a的运行周期比卫星b的运行周期短 B．两颗卫星分别经过A点处时，a的速度大于b的速度 C．两颗卫星分别经过A点处时，a的加速度小于b的加速度 D．卫星a在A点处通过加速可以到圆轨道上运行 例6．(多选)航天技术的不断发展，为人类探索宇宙创造了条件。1998年1月发射的“月球勘探者号”空间探测器，运用最新科技手段对月球进行近距离勘探，在月球重力分布、磁场分布及元素测定等方面取得了重大成果。探测器在一些环形山中央发现了质量密集区，当飞越这些区域时(  ) A．探测器受到的月球对它的万有引力将变大  B．探测器运行的轨道半径将变大 C．探测器运行的速率将变大    D．探测器运行的速率将变小 小结：变轨运动的实质： 活动四：完成下列实例，理解多星模型的解题思路和方法 例7. (多选)如图所示，甲、乙、丙是位于同一直线上的离其他恒星较远的三颗恒星，甲、丙围绕乙在半径为R的圆轨道上运行，若三颗星质量均为M，万有引力常量为G，则(  ) A．甲星所受合外力为     B．乙星所受合外力为 C．甲星和丙星的线速度相同    D．甲星和丙星的角速度相同 小结： 课堂检测： 1 ．如图，拉格朗日点L1位于地球和月球连线上，处在该点的物体在地球和月球引力的共同作用下，可与月球一起以相同的周期绕地球运动。据此，科学家设想在拉格朗日点L1建立空间站，使其与月球同周期绕地球运动。以a1、a2分别表示该空间站和月球向心加速度的大小，a3表示地球同步卫星向心加速度的大小。以下判断正确的是(  ) A．a2＞a3＞a1     B.a2＞a1＞a3 C．a3＞a1＞a2     D．a3＞a2＞a1 2．(多选) GPS导航系统可以为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，它是由周期约为12小时的卫星群组成。则GPS导航卫星与地球同步卫星相比(  ) A．地球同步卫星的角速度大 B．地球同步卫星的轨道半径大 C．GPS导航卫星的线速度大 D．GPS导航卫星的向心加速度小 3．(多选) “超级地球”是指围绕恒星公转的类地行星。科学家发现有两颗未知质量的不同“超级地球”环绕同一颗恒星公转，周期分别为T1和T2。根据上述信息可以计算两颗“超级地球”的(  ) A．角速度之比    B．向心加速度之比C．质量之比     D．所受引力之比 4 ．我国即将发射“天宫二号”空间实验室，之后发射“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接。假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是(  ) A．使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接 B．使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接 C．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接 D．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接 5．2017年4月，我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接，对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道（可视为圆轨道）运行．与天宫二号单独运行相比，组合体运行的（  ） A．周期变大    B．速率变大    C．动能变大      D．向心加速度变大 6．下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是（  ） A．第一宇宙速度v1=7.9 km/s，第二宇宙速度v2=11.2 km/s，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v1，小于v2 B．美国发射的凤凰号火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度 C．第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造小行星的最小发射速度 D．第一宇宙速度7.9 km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最小运行速度 7．(多选)如图所示，两星球相距为L，质量比为mA∶mB＝1∶9，两星球半径远小于L。从星球A沿A、B连线向B以某一初速度发射一探测器。只考虑星球A、B对探测器的作用，下列说法正确的是(  ) A．探测器的速度一直减小 B．探测器在距星球A为 处加速度为零 C．若探测器能到达星球B，其速度可能恰好为零 D．若探测器能到达星球B，其速度一定大于发射时的初速度