6.5 宇宙航行 习题
知识点一、第一宇宙速度的计算
第一宇宙速度是在地面发射卫星的最小速度，也是近地圆轨道上卫星的运行速度．计算第一宇宙速度有两种方法：
(1)由G Mm R 2＝m v 2R
得：v ＝GM R
； (2)由mg ＝m v 2R
得：v ＝gR. 【例题】1．某人在一星球上以速率v 竖直上抛一物体，经时间t 后，物体以速率v 落回手中．已知该星球的半径为R ，求该星球上的第一宇宙速度．
针对练习1．(2014)已知地球的质量约为火星质量的10倍，地球的半径约为火星半径的2倍，则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为( )
A ．3.5 km/s
B ．5.0 km/s
C ．17.7 km/s
D ．35.2 km/s 小结：推导地球上第一宇宙速度的方法也可以推广运用到其他星球上去．即知道了某个星球的质量M 和半径R ，或该星球的半径R 及星球表面的重力加速度g ，可以用同样的方法，求得该星球上的第一宇宙速度．
知识点二、人造地球卫星
1．卫星轨道
卫星绕地球运动的轨道可以是椭圆轨道，也可以是圆轨道．
卫星绕地球沿椭圆轨道运行时，地心位于椭圆的一个焦点
上，其周期和半长轴的关系遵循开普勒第三定律．
卫星绕地球沿圆轨道运行时，由于地球对卫星的万有引力提
供卫星绕地球运动的向心力，而万有引力指向地心，所以，地心
必须是卫星圆轨道的圆心．卫星的轨道平面可以在赤道平面(如
同步卫星)，也可以和赤道平面垂直，还可以和赤道平面成任意角度，如图所示．
2．人造地球卫星的线速度v 、角速度ω、周期T 、加速度a 与轨道半径r 的关系如下：
项目
推导式 关系式 结论 v 与r 的关系
G Mm r 2＝m v 2r v ＝GM r r 越大，v 越小
ω与r 的关系
G Mm r 2＝mr ω2 ω＝GM r 3 r 越大，ω越小 T 与r 的关系
G Mm r 2＝mr ? ????2πT 2 T ＝2πr 3GM r 越大，T 越大 a 与r 的关系 G Mm r 2＝ma a ＝GM r
2 r 越大，a 越小 心加速度越小．
【例题】2．在圆轨道上质量为m 的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球的半径R ，地球表面的重力加速度为g ，则( )
A ．卫星运动的线速度为2Rg
B ．卫星运动的周期为4π
2R g C ．卫星的向心加速度为12g D ．卫星的角速度为12
g 2R
针对练习2．如图所示是在同一轨道平面上的三颗不同的人造地球卫
星，关于各物理量的关系，下列说确的是( )
A ．根据v ＝gr ，可知v A B B ．根据万有引力定律，可知卫星所受地球引力F A >F B >F C C ．角速度ωA >ωB >ωC D ．向心加速度a A 针对练习3．(2013)“北斗”卫星导航定位系统由地球静止轨道卫星(同步卫星)、中轨道卫星和倾斜同步卫星组成．地球静止轨道卫星和中轨道卫星都在圆轨道上运行，它们距地面的高度分别约为地球半径的6倍和3.4倍．下列说确的是( ) A ．静止轨道卫星的周期约为中轨道卫星的2倍 B ．静止轨道卫星的线速度大小约为中轨道卫星的2倍 C ．静止轨道卫星的角速度大小约为中轨道卫星的17 D ．静止轨道卫星的向心加速度大小约为中轨道卫星的17 小结：(1)地球卫星的a 、v 、ω、T 由地球的质量M 和卫星的轨道半径r 决定，当r 确定后，卫星的a 、v 、ω、T 便确定了，与卫星的质量、形状等因素无关，俗称“一(r)定四(a 、v 、ω、T)定”． (2)在处理卫星的v 、ω、T 与半径r 的关系问题时，常用公式“gR 2＝GM ”来替换出地球的质量M 会使问题解决起来更方便． 知识点三、同步卫星 同步卫星是指相对于地面静止的卫星，又叫通讯卫星，其特点如下： (1)同步卫星的运行方向和地球自转方向一致； (2)同步卫星的运转周期和地球自转周期相同，即T ＝24 h ； (3)同步卫星的运行角速度等于地球自转的角速度； (4)所有的同步卫星都在赤道的正上方，因为要与地球同步，同步卫星的轨道平面必须与赤道平面重合； (5)同步卫星的高度固定不变，由G Mm (R ＋h )2＝m 4π2 T 2(R ＋h)，mg ＝G Mm R 2，得离地高度h ＝3.6×104 km. 【例题】3．据报道，我国数据中继卫星“天链一号01星”于4月25日在卫星发射中心发射升空，经过4次变轨控制后，于5月1日成功定点在东经77°赤道上空的同步轨道．关于成功定点后的“天链一号01星”，下列说确的是( ) A ．运行速度大于7.9 km/s B ．离地面高度一定，相对地面静止 C ．绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大 D ．向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等 针对练习4．我国发射的“中星2A ”通信广播卫星是一颗地球同步卫星．在某次实验中，某飞船在空中飞行了36 h ，环绕地球24圈．那么，该同步卫星与飞船在轨道上正常运转时相比较( ) A ．同步卫星运转周期比飞船大 B ．同步卫星运转速率比飞船大 C ．同步卫星运转加速度比飞船大 D ．同步卫星离地高度比飞船大 针对练习5．(2014天津)研究表明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时．假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比( ) A ．距地面的高度变大 B ．向心加速度变大 C ．线速度变大 D ．角速度变大 小结：比较卫星运行参数的方法，利用结论“一定四定，越高越慢”判断． 知识点四、两个典型问题 1．卫星中的超、失重现象 (1)在卫星发射和回收过程中，具有向上的加速度，因此卫星中的物体处于超重状态(注意不是与物体在地面时所受重力相比)． (2)卫星进入轨道后，不论是圆周运动还是椭圆运动，卫星中的物体对其他物体不再有挤压或牵拉作用，处于完全失重状态，卫星中的仪器，凡是使用原理与重力有关的均不能 使用． 2．卫星的发射速度与绕行速度 (1)发射速度是指将人造卫星送入预定轨道运行所必须具有的速度．要发射一颗人造卫星，发射速度不能小于第一宇宙速度．因此，第一宇宙速度又是最小的发射速度．卫星离地面越高，卫星的发射速度越大，贴近地球表面的卫星(近地卫星)的发射速度最小，其运行速度即第一宇宙速度． (2)绕行速度是指卫星在进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度．根据v＝GM r 可 知，卫星越高，半径越大，卫星的绕行速度(环绕速度)就越小． 【例题】4．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．进入轨道做匀速圆周运动时，产生失重现象 D．失重是由于地球对卫星物体的作用力减小而引起的 针对练习6．航天员王亚平在“神舟十号”飞船中进行了首次太空授课．下列关于飞船发射和在圆轨道上运行时的说法中，正确的是( ) A．飞船的发射速度和运行速度都等于7.9 km/s B．飞船的发射速度大于7.9 km/s，运行速度小于7.9 km/s C．飞船比同步卫星的发射速度和运行速度都大 D．王亚平空中授课中的水球实验是在发射过程进行的 针对练习7．地球赤道上有一物体随地球的自转而做圆周运动，所受的向心力为F1，向心加速度为a1，线速度为v1，角速度为ω1；绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星(高度忽略)所受的向心力为F2，向心加速度为a2，线速度为v2，角速度为ω2；地球同步卫星所受的向心力为F3，向心加速度为a3，线速度为v3，角速度为ω3.地球表面重力加速度为g，第一宇宙速度为v，假设三者质量相等，则( ) A．F1＝F2>F3B．a1＝a2＝g>a3 C．v1＝v2＝v>v3D．ω1＝ω3<ω2 小结：同步卫星、近地卫星、赤道上的物体的比较 (1)相同点 ①都以地心为圆心做匀速圆周运动． ②同步卫星与赤道上的物体具有相同的周期和角速度． (2)不同点 ①同步卫星、近地卫星均由万有引力提供向心力；而赤道上的物体是万有引力的一个 分力提供向心力． ②三者的向心加速度各不相同．近地卫星的向心加速度a ＝GM R 2，同步卫星的向心加速度可用a ＝GM r 2或a ＝r ω2求解，而赤道上物体的向心加速度只可用a ＝R ω2求解． ③三者的线速度大小也各不相同．近地卫星v ＝ GM R ＝gR ，同步卫星v ＝GM r ＝r ·ω，而赤道上的物体v ＝R ·ω. 知识点五、卫星变轨问题 卫星在运动中的“变轨”有两种情况：离心运动和向心运动．当万有引力恰好提供卫 星所需的向心力，即G Mm r 2＝m v 2r 时，卫星做匀速圆周运动；当某时刻速度发生突变，所需的向心力也会发生突变，而突变瞬间万有引力不变． 1．制动变轨：卫星的速率变小时，使得万有引力大于所需向心力，即G Mm r 2>m v 2r ，卫星做近心运动，轨道半径将变小．所以要使卫星的轨道半径变小，需开动反冲发动机使卫星做减速运动． 2．加速变轨：卫星的速率变大时，使得万有引力小于所需向心力，即G Mm r 2 ，卫星做离心运动，轨道半径将变大．所以要使卫星的轨道半径变大，需开动反冲发动机使卫星做加速运动． 【例题】5．2013年12月10日21时20分，“嫦娥三号”发动机成功点 火，开始实施变轨控制，由距月面平均高度100 km 的环月轨道成功进入近月 点高度15 km 、远月点高度100 km 的椭圆轨道．关于“嫦娥三号”，下列说 确的是( ) A ．“嫦娥三号”的发射速度大于7.9 km/s B ．“嫦娥三号”在环月轨道上的运行周期大于在椭圆轨道上的运行周期 C ．“嫦娥三号”变轨前沿圆轨道运动的加速度大于变轨后通过椭圆轨道远月点时的加速度 D ．“嫦娥三号”变轨前需要先点火加速 针对练习8．在发射同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然 后再次点火进入椭圆形的过渡轨道2，最后将卫星送入同步轨道3.轨道1、 2相切于Q 点，2、3相切于P 点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常 运行时，以下说确的是( ) A ．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率 B ．卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度 C ．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 D ．卫星在轨道3上的加速度小于在轨道1上的加速度 [随堂达标] 1．下列说法中正确的是( ) A ．经典力学适用于任何情况下的任何物体 B ．狭义相对论否定了经典力学 C ．量子力学能够描述微观粒子运动的规律性 D ．万有引力定律也适用于强相互作用力 2．关于第一宇宙速度，下列说法中正确的是( ) A ．它是人造地球卫星绕地球运行的最小速度 B ．它是人造地球卫星在近地圆轨道上的绕行速度 C ．它是能使卫星进入近地圆轨道的最小发射速度 D ．它是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度 3．我国发射的“天宫一号”和“神舟八号”在对接前，“天宫一号”的运行轨道高度为350 km ，“神舟八号”的运行轨道高度为343 km.它们的运行轨道均视为圆周，则( ) A ．“天宫一号”比“神舟八号”速度大 B ．“天宫一号”比“神舟八号”周期长 C ．“天宫一号”比“神舟八号”角速度大 D ．“天宫一号”比“神舟八号”加速度大 4．(2015)如图，拉格朗日点L 1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L 1建立空间站，使其与月球同周期绕地球运 动．以a 1、a 2分别表示该空间站和月球向心加速度的大小，a 3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 ．a 2>a 3>a 1 B ．a 2>a 1>a 3 C ．a 3>a 1>a 2 D ．a 3>a 2>a 1 ★5．已知地球质量为M ，半径为R ，自转周期为T ，地球同步卫星质量为m ，引力常量为G.有关同步卫星，下列表述正确的是( ) A ．卫星距地面的高度为 3GMT 2 4π 2 B ．卫星的运行速度小于第一宇宙速度 C ．卫星运行时受到的向心力大小为G Mm R 2 D ．卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度 [课时作业] 1．可以发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道( ) A ．与地球表面上某一纬度线(非赤道)是共面同心圆 B ．与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆 C ．与地球表面上的赤道线是共面同心圆，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同心圆，但卫星相对地球表面是运动的 2．当人造卫星进入轨道做匀速圆周运动后，下列叙述正确的是( ) A ．在任何轨道上运动时，地球球心都在卫星的轨道平面 B ．卫星运动速度一定等于7.9 km/s C ．卫星的物体仍受重力作用，并可用弹簧测力计直接测出所受重力的大小 D ．因卫星处于完全失重状态，所以在卫星轨道处的重力加速度等于零 3．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v 1＝7.9 km/s ，第二宇宙速度v 2＝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v 1，小于v 2 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大运行速度 4．探测器绕月球做匀速圆周运动，变轨后在周期较小的轨道上仍做匀速圆周运动，则变轨后与变轨前相比( ) A ．轨道半径变小 B ．向心加速度变小 C ．线速度变小 D ．角速度变小 5．若取地球的第一宇宙速度为8 km/s ，某行星的质量是地球质量的6倍，半径是地球半径的1.5倍，此行星的第一宇宙速度约为( ) A ．16 km/s B ．32 km/s C ．4 km/s D ．2 km/s 6．星球上的物体脱离星球引力所需的最小速度称为第二宇宙速度．星球的第二宇宙速度v 2与第一宇宙速度v 1的关系是v 2＝2v 1.已知某星球的半径为r ，它表面的重力加速度为 地球表面重力加速度g 的16 .不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为( ) A ．gr B ．16gr C ． 13gr D ．13 gr 7．为了探测X 星球，载着登陆舱的探测飞船在以该星球中心为圆心，半径为r 1的圆轨道上运动，周期为T 1，总质量为m 1.随后登陆舱脱离飞船，变轨到离星球更近的半径为r 2 的圆轨道上运动，此时登陆舱的质量为m 2，则( ) A ．X 星球的质量为M ＝4π2r 31GT 21 B ．X 星球表面的重力加速度为g x ＝4π2 r 1T 21 C ．登陆舱在r 1与r 2轨道上运动时的速度大小之比为v 1v 2＝m 1r 2m 2r 1 D ．登陆舱在半径为r 2轨道上做圆周运动的周期为T 2＝T 1r 32r 31 8．地球“空间站”正在地球赤道平面的圆周轨道上运行，其离地高度为同步卫星离地高度的十分之一，且运行方向与地球自转方向一致．关于该“空间站”的说确的有( ) A ．运行的加速度一定等于其所在高度处的重力加速度 B ．运行的速度等于同步卫星运行速度的10倍 C ．站在地球赤道上的人观察到它向东运动 D ．在“空间站”工作的宇航员因受力平衡而在其中悬浮或静止 9．我国自主研制的“嫦娥三号”，携带“玉兔”月球车已于2013年12月2日1时30分在卫星发射中心发射升空，落月点有一个富有诗意的名字——“广寒宫”．若已知月球质量为m 月，半径为R ，引力常量为G ，以下说确的是( ) A ．若在月球上发射一颗绕月球做圆周运动的卫星，则最大运行速度为 R Gm 月 B ．若在月球上发射一颗绕月球做圆周运动的卫星，则最小周期为2π R Gm 月 C ．若在月球上以较小的初速度v 0竖直上抛一个物体，则物体上升的最大高度为R 2v 202Gm 月 D ．若在月球上以较小的初速度v 0竖直上抛一个物体，则物体从抛出到落回抛出点所用时间为R 2v 0Gm 月 ★10．宇宙飞船和空间站在同一轨道上运动，飞船为了追上轨道空间站完成对接，可采取的方法是( ) A ．飞船加速直到追上空间站，完成对接 B ．飞船从原轨道减速至一个较低轨道，再加速追上空间站完成对接 C ．飞船加速至一个较高轨道再减速追上空间站完成对接 D ．无论飞船采取何种措施，均不能与空间站对接 11．人们认为某些白矮星(密度较大的恒星)每秒大约自转一周(万有引力常量G ＝ 6.67×10－11 N ·m 2/kg 2，地球半径R 约为6.4×103 km)． (1)为使其表面上的物体能够被吸引住而不致由于快速转动被“甩”掉，它的密度至少 为多少？ (2)设某白矮星密度约为此值，其半径等于地球半径，则它的第一宇宙速度约为多少？ ★12．如图所示，A是地球的同步卫星，另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面，离地面高度为h.已知地球半径为R，地球自转角速度为ω0，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心． (1)求卫星B的运行周期； (2)如卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距 最近(O、B、A在同一直线上)，则至少经过多长时间，他们再一次相距最 近？ 高中地理--《宇宙中的地球》测试题（含答案） 一、单选题 台湾省回归祖国,实现祖国的和平统一是海峡两岸人民的共同愿望。读小题,并根据你所掌握有关台湾省的知识,完成下面小题。 1．图中能正确反映台湾岛年太阳辐射量（单位：4185J／cm2）和某月气温（单位：℃）的分别是（） A．①、③B．①、④C．②、③D．②、④ 2．台湾森林资源丰富,有热带森林、亚热带森林、温带森林等类型,是由于（） A．台湾岛从北向南兼跨北温带和热带B．台湾岛气候类型多样 C．台湾山脉地处低纬且海拔较高D．台湾岛地形复杂 在交通的十字路口处,我们经常见到如下图所示的交通信号灯（以太阳能为能源）。据此完成下列各题。 3．有人注意到在一周白天中,同一交通信号灯的亮度会出现变化,你认为影响的因素主要是（） A．海拔B．阴晴状况C．电网供电D．交通流量 4．下列哪一城市大量设置这种交通信号灯效果会更好（） A．长沙B．重庆C．拉萨D．海口 在德国和日本,随处可见厂房和大楼屋顶的黑色“硅极”,这就是太阳能屋顶。风和日丽的白天,“屋顶”将太阳能转化为电能,把富余的电能送入电网。我国有关专家指出：上海没有油田和煤矿,但有两亿平方米的屋顶,不能辜负了屋顶上这片免费的阳光。回答下列小题。5．上海的年平均太阳辐射量高于德国和日本,是因为（） A．地势高,空气稀薄B．地面裸露,比热容大 C．纬度偏低,晴天较多D．河湖纵横,太阳有效辐射强 6．上海积极推广“太阳能屋顶计划”是因为（） A．上海人口稠密,经济发达,能源蕴藏量大B．上海是我国太阳能资源最丰富的地区 C．太阳能资源清洁,可再生,能量集中D．常规能源短缺,能源需求量大 7．下图反映太阳系八大行星的运动特性是（） A．共面性、近圆性B．共面性、同向性 C．同向性、近圆性D．近圆性、周期性 读下图完成下面小题。 8．图中反映的地理现象,主要由外力作用形成的是（） A．A B．B C．C D．D 9．看上题中的D图,组成该山体的物质主要来自于（） A．地表B．地壳C．上地幔D．下地幔 高中物理人教版必修2第六章万有引力与航天第5节宇宙航行同步练习C卷 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题 (共6题；共12分) 1. （2分）同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星（） A . 它可以在地面上任一点的正上方，且离地心距离可按需要选择不同的值 B . 它可以在地面上任一点的正上方，但离地心距离是一定的 C . 它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的 D . 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值 【考点】 2. （2分） (2020高三上·安徽月考) 2020年6月23日9时43分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第55颗北斗导航卫星，至此，北斗全球定位系统组网卫星部署圆满收官。北半系统星座由 （地球静止轨道）、（中圆地球轨道）、（倾斜地球同步轨道）三种轨道卫星组成，其中卫星和卫星轨道半径约为，卫星轨道半径为。关于北半导航卫星，下列说法正确的是（） A . 卫星在轨运行速度一定小于 B . 卫星相对地面是运动的，对应纬度是不停变化的，但对应经度是不变的 C . 卫星的线速度和卫星的线速度大小之比约 D . 卫星的向心加速度和卫星的向心加速度大小之比约为4∶9 【考点】 3. （2分）登上火星是人类的梦想，“嫦娥之父”欧阳自远透露：中国计划于2020年登陆火星。地球和火星公转视为匀速圆周运动，忽略行星自转影响。根据下表，火星和地球相比 A . 火星的公转周期较小 B . 火星做圆周运动的加速度较小 C . 火星表面的重力加速度较大 D . 火星的第一宇宙速度较大 【考点】 4. （2分） (2019高三上·哈尔滨月考) 2013年12月2日凌晨1时30分，嫦娥三号月球探测器搭载长征三号乙火箭发射升空,这是继2007年嫦娥一号、2010年嫦娥二号之后，我国发射的第3颗月球探测器，也是首颗月球软着陆探测器.嫦娥三号携带有一台无人月球车，重3吨多，是我国设计的最复杂的航天器.如图所示为其飞行轨道示意图，则下列说法正确的是（） A . 嫦娥三号在环月轨道2上运行周期比在环月轨道1上运行周期小 第五节 宇宙航行 1．第一宇宙速度是指卫星在____________绕地球做匀速圆周运动的速度，也是绕地球做 匀速圆周运动的____________速度．第一宇宙速度也是将卫星发射出去使其绕地球做圆 周运动所需要的________发射速度，其大小为________． 2．第二宇宙速度是指将卫星发射出去使其克服____________，永远离开地球，即挣脱地 球的________束缚所需要的最小发射速度，其大小为________． 3．第三宇宙速度是指使发射出去的卫星挣脱太阳________的束缚，飞到____________ 外所需要的最小发射速度，其大小为________． 4．人造地球卫星绕地球做圆周运动，其所受地球对它的______提供它做圆周运动的向心 力，则有：G Mm r 2＝__________＝________＝________，由此可得v ＝______，ω＝ ________，T ＝________. 5．人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其环绕速度可以是下列的哪些数据( ) A ．一定等于7.9 km /s B ．等于或小于7.9 km /s C ．一定大于7.9 km /s D ．介于7.9 km /s ～11.2 km /s 6．关于第一宇宙速度，以下叙述正确的是( ) A ．它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 B ．它是近地圆轨道上人造卫星运行的速度 C ．它是使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度 D ．它是人造卫星发射时的最大速度 7．假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增加到原来的2倍，且仍做圆周运动， 则下列说法正确的是( ) ①根据公式v ＝ωr 可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍 ②根据公式F ＝mv 2r 可知 卫星所需的向心力将减小到原来的12 ③根据公式F ＝GMm r 2，可知地球提供的向心力将 减小到原来的14 ④根据上述②和③给出的公式，可知卫星运行的线速度将减小到原来的 A ．①③ B ．②③ C ．②④ D ．③④ 【概念规律练】 知识点一 第一宇宙速度 1．下列表述正确的是( ) A ．第一宇宙速度又叫环绕速度 B ．第一宇宙速度又叫脱离速度 C ．第一宇宙速度跟地球的质量无关 D ．第一宇宙速度跟地球的半径无关 2．恒星演化发展到一定阶段，可能成为恒星世界的“侏儒”——中子星．中子星的半径 较小，一般在7～20 km ，但它的密度大得惊人．若某中子星的半径为10 km ，密度为 1.2×1017 kg /m 3，那么该中子星上的第一宇宙速度约为( ) 5．宇宙航行 教学目标 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。 过程与方法 通过用万有引力定律推导第一宇宙速度，培养学生运用知识解决问题的能力。 情感、态度与价值观 1．通过介绍我国在卫星发射方面的情况，激发学生的爱国热情； 2．感知人类探索宇宙的梦想．促使学生树立献身科学的人生价值观。 教学重点 第一宇宙速度的推导。 教学难点 运行速率与轨道半径之间对应的关系。 教学方法 探究、讲授、讨论、练习。 教具准备 多媒体课件 教学过程 ［新课导入］ 1957年前苏联发射了第一颗人造地球卫星，开创了人类航天时代的新纪元。我国在70年代发射第一颗卫星以来，相继发射了多颗不同种类的卫星，掌握了卫星回收技术和“一箭多星”技术，1999年发射了“神舟”号试验飞船。 随着现代科学技术的发展，我们对人造卫星已有所了解，那么地面上的物体在什么条件下才能成为人造卫星呢？人造卫星的轨道半径和它的运动速率之间有什么关系呢？这节课，我们要学习有关人造地球卫星的知识。 ［新课教学］ 一、人造地球卫星 1．牛顿的设想 在高山上用不同的水平初速度抛出一个物体，不计空气阻力，它们的落地点相同吗？ 它们的落地点不同，速度越大，落地点离山脚越远。因为在同一座高山上抛出，它们在空中运动的时间相同，速度大的水平位移大，所以落地点也较远。 假设被抛出物体的速度足够大，物体的运动情形又如何呢？ 如果地面上空有一个相对于地面静止的物体，它只受重力的作用， 那么它就做自由落体运动，如果物体在空中具有一定的初速度，且初速 度的方向与重力的方向垂直，那么它将做平抛运动，牛顿曾设想过：从 高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，落地点也一次 比一次离山脚远，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来，它将围绕地球旋转，成为一颗绕地球运动的人造地球卫星，简称人造卫星。 2．人造地球卫星 （1）人造地球卫星 从地面抛出的物体，在地球引力的作用下绕地球旋转，就成为绕地球运动的人造卫星。 （2）人造地球卫星必须满足的条件 第七章万有引力与航天 第五节宇宙航行 一、教学目标 1、知识与技能： (1)了解人造卫星的有关知识，正确理解人造卫星做圆周运动时，各物理量之间的关系。 (2)知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。 2、过程与方法： (1)通过用万有引力定律来推导第一宇宙速度，培养学生运用知识解决问题的能力。 3、情感态度与价值观： (1)通过介绍我国在卫星发射方面的情况，激发学生的爱国热情。 (2)感知人类探索宇宙的梦想，促使学生树立献身科学的人生价值观。 二、教学内容剖析 1、本节课的地位和作用： 本节内容主要介绍了宇宙速度、人造地球卫星、宇宙航天器等内容，人们在应用万有引力定律研究天体运动的基础上，实现人类的航天梦想，为科学研究、人类生活服务方面做出巨大的贡献。通过本节学习了解如下知识： (1)第一宇宙速度：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，V=GM / R或 V= . gR,数值上M=7.9km/s . (2)第二宇宙速度：克服地球引力,脱离地球的逃逸速度.V2=11.2km/s. (3)第三宇宙速度：在地面附近发射物体挣脱太阳引力束缚的速度,V3=11.2km/s. 2、本节课教学重点： 对第一宇宙速度的推导过程和方法，了解第一宇宙速度的应用领域。 3、本节课教学难点： 1、人造地球卫星的发射速度与运行速度的区别。 2、掌握有关人造卫星计算及计算过程中的一些代换。 三、教学思路与方法 这节内容是万有引力理论的成就在生活中的应用，与我们的生活密切相关，让学生在学习物理的过程中感受到物理就在我们的身边，与我们的生活时刻联系在一起. 从而引导学生进行科学和生活、和社会联系的思考，培养学生学习物理的兴趣，激发学生献身科学的热情，对学生科学价值观的形成起到重要的作用。 四、教学准备 多媒体课件，细线，塑料瓶 课堂教学设计 宇宙航行 (25分钟·60分) 一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分) 1.(2020·西城区高一检测)2019年10月11日,中国火星探测器首次公开亮相,暂命名为“火星一号”,计划于2020年发射,并实现火星的着陆巡视。已知火星的直径约为地球的53%,质量约为地球的11%,请通过估算判断以下说法正确的 是( ) A.火星表面的重力加速度小于9.8 m/s2 B.探测器在火星表面所受重力等于在地球表面所受重力 C.探测器在火星表面附近的环绕速度等于7.9 km/s D.火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度 【解析】选A。设火星质量为M0,半径为r,地球质量为M,半径为R,根据题意可知M0≈M,r≈R。根据黄金替代公式GM=gR2可得地球和火星表面重力加速度为g=,g0===·=g A.飞船在轨道Ⅱ上运动时,在P点的速度大于在Q点的速度 B.飞船在轨道Ⅰ上运动时,在P点的速度大于在轨道Ⅱ上运动时在P点的速度 C.飞船在轨道Ⅰ上运动到P点时的加速度等于飞船在轨道Ⅱ上运动到P点时的加速度 D.若轨道Ⅰ贴近火星表面,测出飞船在轨道Ⅰ上运动的周期,就可以推知火星的密度 【解析】选B。轨道Ⅱ为椭圆,飞船在近地点速度大,远地点速度小,故在P点的速度大于在Q 点的速度,故A正确;飞船由轨道Ⅰ变为轨道Ⅱ时需在P点加速做离心运动,故在轨道Ⅰ上经过 P点的速度小于在轨道Ⅱ上经过P点的速度,故B错误;根据ma=G 有a=即加速度相同,故C正确;若轨道Ⅰ贴近火星表面,测出飞船在轨道Ⅰ上运动的周期T,由= ρ=,V=R3得ρ= 故D正确。 3.(多选)法籍意大利数学家拉格朗日在论文《三体问题》中指出:两个质量相差悬殊的天体(如太阳和地球)所在同一平面有5个特殊点,如图中的L1、L2、L3、L4、L5所示,若飞行器位于这些点上,会在太阳与地球引力共同作用下,可以几乎不消耗燃料而保持与地球同步绕太阳做圆周运动,人们称之为拉格朗日点。若发射一颗卫星定位于拉格朗日点L2,下列说法正确的是( ) A.该卫星绕太阳运动的周期和地球自转周期相等 B.该卫星在L2点处于平衡状态 1.1宇宙中的地球 姓名班级座号总分 【基础达标】 一、单项选择题 1．宇宙中的基本天体是（） A．恒星、星云 B．恒星、行星 C．星云、行星 D．行星、卫星 2．地球在太阳系中是一颗既普通又特殊的行星，其特殊性主要是指（）A．地球上有高级生命的存在 B．地球上有大气 C．地球上有适宜的温度 D．地球的运动特征与其他行星不同 3．天体系统的层次，由小到大排列顺序正确的是（） A．太阳系→银河系→地月系→总星系 B．银河系→河外星系→太阳系→总星系 C．地月系→银河系→总星系→河外星系 D．地月系→太阳系→银河系→总星系 4．下列物质属于天体的是（） A．北斗七星B．河外星系C．空中飞行的飞机D．彗星和流星体 5．下列事物或事物的组合属于天体系统的是（） ①宇宙中的基本天体—恒星和星云②宇宙中级别最高和最低的天体体系—总星系和地月系③相互吸引的两颗恒星或两颗行星④沿同一轨道运行的流星群或小行星带⑤大熊座、小熊座和狮子座⑥相互吸引且相互绕转的大小天体 A．②⑥B．③⑥C．②④⑥D．②③⑤ 6．下列与地球上存在生物无关的条件是（） A．日地距离适中 B．地球的体积、质量适中 C．地球自转方向适宜 D．地球上昼夜交替周期不长 7． 1998年，在地球上的很多地方，人们可以观察到美丽的狮子座流星雨。下列有关狮子座流星雨的成因，正确的是（） A．狮子座的星星纷纷坠落而划过天空 B．狮子座的流星如同下雨般密集 C．狮子座的星星进入地球大气层燃烧所致 D．是流星群闯入地球大气层燃烧，地面上观测的辐射方位在狮子座方 8． 2003年4月，太阳系中出现难得一见的“五星连珠”现象，这“五星”是指（）A．地球、水星、金星、火星、天王星 B．木星、土星、金星、海王星、冥王星 C．水星、金星、地球、木星、天王星 D．金星、木星、水星、火星、土星 9． 2004年1月，美国“勇气号”探测器成功地在太阳系某大行星表面登陆，并开始了对该行 课时分层作业(十) 宇宙航行 (时间：40分钟分值：100分) 选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分) 1．下列关于第一宇宙速度的说法中正确的是( ) A．第一宇宙速度又称为逃逸速度 B．第一宇宙速度的数值是11.2 km/s C．第一宇宙速度的数值是7.9 km/s D．第一宇宙速度是卫星绕地球运行的最小线速度 C [第三宇宙速度为16.7 km/s，也叫逃逸速度，故A错误；人造卫星在圆轨道上运行 时，运行速度v＝GM r ＝7.9 km/s，轨道半径越大，速度越小，故第一宇宙速度是卫星在圆 轨道上运行的最大线速度，最小发射速度，故B、D错误，C正确．] 2．如图所示的三颗人造地球卫星，下列说法正确的是( ) ①卫星可能的轨道为a、b、c②卫星可能的轨道为a、c③同步卫星可能的轨道为a、c④同步卫星可能的轨道为a A．①③是对的 B．②④是对的 C．②③是对的 D．①④是对的 B [卫星的轨道平面可以在赤道平面内，也可以和赤道平面垂直，还可以和赤道平面成任一角度．但是由于地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球运动的向心力，所以地心必须是卫星圆轨道的圆心，因此卫星可能的轨道一定不会是b.同步卫星只能位于赤道的正上方，所以同步卫星可能的轨道为a.综上所述，正确选项为B．] 3．如图所示是在同一轨道平面上的三颗不同的人造地球卫星，关于各物理量的关系，下列说法正确的是( ) A ．根据v ＝gr 可知v A 物理公式大全 基本解释 用符号表示物理量，用式子表示几个物理量之间的关系。是物理规律的简洁反映。也是物理解题的关键 编辑本段英语翻译 Physics formula 编辑本段电磁辐射 介绍：微波辐射电磁能量，向空间传播，在任意距离r处的功率密度为：s=P/(4πr)^2, w/m^2，电视直播卫星的EIRP大约在15dBw左右，通常地面卫星电视的频率为4千兆或12千兆，接收天线口径分别为4千兆：1~3米，12千兆，0.5米就可以满足肉眼能够接受的图像（信噪比较好）。这是弱信号不会对人体造成伤害。微波炉也是电磁波能量加热食物，是大功率微波，与普通烧烤的区别是微波直接对内部加热，所以短时间就可以做熟，因此微波辐射的危害也是显而易见的，大家要小心，远离微波辐射源，包括手机要少用，住处远离有卫星上行发射功率的地球站，通常保持至少1000米距离，必要时窗户加装类似纱窗的金属屏蔽网。一、质点的运动（1）------直线运动1）匀变速直线运动 1.平均速度V平=x/t（定义式） 2.有用推论Vt^2-Vo^2=2ax 3.中间时刻速度Vt/2=V平=(Vt+V o)/2 4.末速度Vt=V o+at 5.中间位置速度Vx/2=[(V o^2+Vt^2)/2]^1/2 6.位移x=V平t=Vot+1/2at^2=Vo*t+(Vt-Vo)/2*t x=(Vt^2-Vo^2)/2a 7.加速度a=(Vt-Vo)/t （以Vo为正方向，a与Vo同向(加速)a>0；反向则a<0）8.实验用推论Δs=aT^2 （Δs为连续相邻相等时间(T)内位移之差）9.主要物理量及单位：初速度(V o):m/s；加速度(a):m/s^2；末速度(Vt):m/s；时间(t)秒(s)；位移(x):米（m）；路程：米；速度单位换算：1m/s=3.6km/h。注：(1)平均速度是矢量; (2)物体速度大,加速度不一定大; (3)a=(Vt-V o)/t只是量度式，不是决定式; (4)其它相关内容：质点、位移和路程、参考系、时间与时刻〔见第一册P19〕/s--t图、v--t 图/速度与速率、瞬时速度〔见第一册P24〕。2)自由落体运动 1.初速度Vo=0 2.末速度Vt=gt 3.下落高度h=gt方/2（从Vo位置向下计算） 4.推论Vt方;=2gh 注: (1)自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，遵循匀变速直线运动规律；(2)a=g=9.8m/s2≈10m/s2（重力加速度在赤道附近较小，在高山处比平地小，方向竖直向下）。3)竖直上抛运动 1.位移x=Vot-(gt方2;)/2 2.末速度Vt=V o-gt （g=9.8m/s方≈10m/s方） 3.有用推论Vt方;-Vo方;=-2gs 4.上升最大高度Hmax=V o 方/2g(从抛出点算起） 5.往返时间t=2V o/g （从抛出落回原位置的时间）注：(1)全过程处理:是匀减速直线运动，以向上为正方向，加速度取负值；(2)分段处理：向上为匀减速直线运动，向下为自由落体运动，具有对称性；(3)上升与下落过程具有对称性,如在同点速度等值反向等。4)竖直下抛运动设初速度（即抛出速度）为Vo，因为a=g，取竖直向下的方向为正方向，则Vt=V o+gt S=V ot+0.5gt方二、质点的运动（2）----曲线运动、万有引力1)平抛运动 1.水平方向速度：Vx=V o 2.竖直方向速度：Vy=gt 3.水平方向位移：x=V ot 4.竖直方向位移：y=gt方/2 5. 第一章《宇宙中的地球》单元测试卷 时间 90分钟分值 100分 一、选择题(本题共25小题,每小题2分,共50分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符 合题目要求的) 蓝巨星是非常巨大的蓝色星球,亮度是太阳的五百倍以上,但其寿命却比太阳短得多;其引力较强,有时会吞噬行星。宇宙中的蓝巨星很多,但一般认为,以其为中心绕转的天体存在生命的可能性极小。读下图,完成下面两题。 1.蓝巨星属于( ) A.星云 B.恒星 C.行星 D.卫星 2.围绕蓝巨星运行的天体很难有生命存在的主要原因是( ) ①光照条件差②宇宙环境不安全③体积太小④温度过高 A.①② B.②③ C.③④ D.②④ 最近天文学家发现一颗绕昏暗恒星运转的类地行星,距地球约40光年。它是一个热气腾腾的 “水世界”,体积是地球的6倍。据推测,这个“水世界”同样拥有大气层,且75%的表面区域被水覆盖,但由于温度太高,它无法支持地球型生命的存在。据此回答下面两题。 3.“水世界”类地行星所在的天体系统是( ) A.地月系 B.太阳系 C.银河系 D.河外星系 4.天文学家推测“水世界”类地行星无法支持地球型生命存在的主要依据是( ) A.该行星陆地面积狭小 B.该行星距离恒星太近 C.该行星温度太低 D.该行星不存在大气层 读下图,完成下面两题。 5.图中天体M可能是( ) ①水星②火星③天王星④金星⑤木星⑥土星⑦海王星 A.②⑥ B.④⑤ C.③⑦ D.①④ 6.图中箭头显示了行星公转具有( ) A.共面性 B.同向性 C.近圆性 D.同质性 “嫦娥三号”月球探测器成功实现月面软着陆。读“地球、月球绕日运行示意图”,完成下面两题。 7.图中包括的天体系统有( ) A.一级 B.两级 C.三级 D.四级 8.“嫦娥三号”月球探测器所处的天体系统中,级别最低的是( ) A.银河系 B.河外星系 C.太阳系 D.地月系 9.关于太阳辐射对地球及人类影响的叙述,正确的是( ) A.太阳放出的能量是地球表面自然环境变化的唯一动力 B.煤、石油、核能等能源在形成过程中存储了大量的太阳辐射能 C.太阳辐射是地球上水、大气运动、生命活动和火山活动的主要动力 D.目前人类日常生活和生产所用的能源主要来自太阳辐射 下图为“我国年太阳辐射总量分布图”。读图,完成下面两题。 10.图中年太阳辐射总量( ) 第5节宇宙航行 一、 人造地球卫星 1．概念 当物体的初速度足够大时，它将会围绕地球旋转而不再落回地面，成为一颗绕地球转动的人造卫星，如图6-5-1所示。 图6-5-1 2．运动规律 一般情况下可认为人造卫星绕地球做匀速圆周运动。 3．向心力来源 人造地球卫星的向心力由地球对它的万有引力提供。 二、 宇宙速度 1．人造卫星环绕地球做匀速圆周运动，所需向心力由 地球对卫星的万有引力提供。 2．第一宇宙速度为7.9 km/s ，其意义为人造卫星的最 小发射速度或最大环绕速度。 3．第二宇宙速度为11.2 km/s ，其意义为物体摆脱地球 引力的束缚所需要的最小发射速度。 4．第三宇宙速度为16.7 km/s ，其意义为物体摆脱太阳 引力的束缚所需要的最小发射速度。 5．地球同步卫星位于赤道正上方固定高度处，其周期 等于地球的自转周期，即T ＝24 h 。 1957年10月，前苏联成功发射了第一颗人造卫星。 1969年7月，美国“阿波罗11号”登上月球。 2003年10月15日，我国航天员杨利伟踏入太空。 2013年6月11日，我国的“神舟十号”飞船发射成功。 2013年12月2日，我国的“嫦娥三号”登月探测器发射升空。 …… 1．自主思考——判一判 (1)绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s。(×) (2)在地面上发射人造卫星的最小速度是7.9 km/s。(√) (3)如果在地面发射卫星的速度大于11.2 km/s，卫星会永远离开地球。(√) (4)要发射一颗人造月球卫星，在地面的发射速度应大于16.7 km/s。(×) 2．合作探究——议一议 (1)通常情况下，人造卫星总是向东发射的，为什么？ 提示：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，就可以充分利用地球自转的惯性，节省发射所需要的能量。 (2)“天宫一号”目标飞行器在距地面355 km的轨道上做圆周运动，它的线速度比7.9 km/s大还是小？ 提示：第一宇宙速度7.9 km/s是卫星(包括飞船)在地面上空做圆周运动飞行时的最大速度，是卫星紧贴地球表面飞行时的速度。“天宫一号”飞行器距离地面355 km，轨道半径大于地球半径，运行速度小于7.9 km/s。 1．第一宇宙速度(环绕速度)：是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所具有的速度，也是人造地球卫星的最小发射速度，v＝7.9 km/s。 《宇宙中的地球》综合检测题 第Ⅰ卷（46分） 1.以下天体与我们的视觉对应正确的是() A．星云——一闪即逝 B．行星——圆缺多变 C．恒星——球状或类球状天体 D．月亮——轮廓模糊 2．下列不属于天体的是() A．人类的家园——地球B．天空中飘动的云朵 C．轮廓模糊的星云D．正在运行的宇宙飞船 3．距离地球最近的自然天体和恒星是() A．太阳和水星B．月球和北极星 C．金星和月球D．月球和太阳 4．与银河系处于同一级别的天体系统是() A．河外星系B．太阳系 C．地月系D．总星系 5．共同包含太阳和地球的天体系统中，最高一级和最低一级的() A．银河系、太阳系B．太阳系、地月系 C．总星系、地月系D．总星系、太阳系 6．与地球轨道毗邻的两颗行星是() A．金星与木星B．金星与火星 C．水星与火星D．火星与土星 7．液态水的存在是地球生命起源和发展的重要条件之一，下列叙述中与地球“液态水”存在有密切关系的是() ①地球的质量和体积适中②地球上昼夜更替的周期比较适中③地球上大气层白天对太阳辐射有削弱作用，晚上对地面有保温作用④地球与太阳的距离适中A．②④B．②③④ C．①④D．②③ 8．地球是太阳系中一颗既普通又特殊的行星，它的特殊性主要表现在() A．地球既有自转运动又有绕日公转运动 B．地球上有大气 C．地球的质量、体积及运动状况与其他的行星有很大不同 D．地球上有高级智慧生命 9．关于地球上存在生命物质条件的叙述，正确的是() A．地球所处的光照条件不断变化 B．宇宙时空无限大，天体运动互不影响 C．地球体积大小合适，使水以液体形态存在 D．日地距离适中，使地表具有适宜的温度 2007年1月16日晨，月亮从明亮的木星边上掠过，在晨曦上演了“木星合月”的天象美景，据此回答10～11题。 10．关于此次上演“木星合月”的成员说法正确的是() A．月球、木星是宇宙中最基本的天体 B．月球、木星都是太阳系中的重要成员 C．月球、木星都是所在天体系统的中心天体 D．月球是地月系成员，但不是中心天体 11．比太阳系高一级，比总星系低一级，且不包括月球的天体系统是() A．地月系B．银河系 C．恒星世界D．河外星系 12．下列全部属于天体的一组是() 高考物理第5节宇宙航行专题1 2020.03 1,有两颗人造地球卫星，甲离地面800km，乙离地面1600km，求：（1）两者的向心加速度的比，（2）两者的周期的比，（3）两者的线速度的比。（地球半径约为6400km） 2,我们国家在1986年成功发射了一颗实用地球同步卫星,从1999年至今已几次将“神舟”号宇宙飞船送入太空.在某次实验中,飞船在空中飞行了 36 h,环绕地球24圈.那么,同步卫星与飞船在轨道上正常运转相比较 A.卫星运转周期比飞船大 B.卫星运转速率比飞船大 C.卫星运转加速度比飞船大 D.卫星离地高度比飞船大 3,地球的同步卫星距地面高h约为地球半径R的5倍,同步卫星正下方的地面上有一静止的物体A,则同步卫星与物体A的向心加速度之比是多少?若给物体A以适当的绕行速度,使A成为近地卫星,则同步卫星与近地卫星的向心加速度之比为多少? 4,试计算出地球赤道平面上空的同步卫星距地面的高度. （已知地球质量g=9.8m/s2，地球半径R=6.37×106m） 5,已知地球半径是月球半径的4倍，地球表面重力加速度是月球表面重力加速度的6倍，那么地球质量是月球质量的________倍；地球的第一宇宙速度是月球第一宇宙速度的________倍. 6,第一次从高为h处水平抛出一个球，其水平射程为S，第二次用跟前一次相同的速度从另一处水平抛出另一个球，水平射程比前一次多了△S，不计空气阻力，则第二次抛出点的高度为_________。 7,中子星是由密集的中子组成的星体，具有极大的密度．通过观察已知某中子星的自转角速度ω=60πrad／s，该中子星并没有因为自转而解体，则计算中子星的密度最小值的表达式是怎样的?该中子星的密度至少为多少? 8,地球同步卫星到地心的距离r可由r3=π42 2c b a 求出.已知式中a的单位是m,b的单位是s,c的单位是m/s2,则 A.a是地球半径,b是地球自转的周期,c是地球表面处的重力加速度 B.a是地球半径,b是同步卫星绕地心运动的周期,c是同步卫星的加速度 C.a是赤道周长,b是地球自转周期,c是同步卫星的加速度 D.a是地球半径,b是同步卫星绕地心运动的周期,c是地球表面处的重力加速度 9,已知下列哪组数据，可以计算出地球的质量M（） A 地球绕太阳运行的周期T地及地球离太阳中心的距离R地日 B 月球绕地球运行的周期T月及月球离地球中心的距离R月地 C 人造地球卫星在地面附近绕行时的速度v和运行周期T D 若不考虑地球的自转，已知地球的半径及重力加速度 10,关于地球同步卫星，它们具有相同的( ) A.质量 B.高度 C.向心力 D.周期 11,一根劲度系数k = 103N/m的弹簧，长l = 0.2m，一端固定在光滑水平转台的转动轴上，另一端系一个质量m = 2kg的物体，当转台以180r/min 转动时，试求：此时弹簧伸长量为多少？ 第六章 万有引力与航天 第五节 宇 宙 航 行 “嫦娥三号”卫星是嫦娥绕月探月工程计划中嫦娥系列的第三颗人造绕月探月卫星．“嫦娥三号”要携带探测器在月球着陆，实现月面巡视、月夜生存等重大突破，开展月表地形地貌与地质构造、矿物组成和化学成分等探测活动．根据中国探月工程三步走的规划，中国将在2013年前后进行首次月球软着陆探测和自动巡视勘察． 1．了解人造地球卫星的最初构想． 2．知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度的表达式． 3．掌握人造地球卫星的线速度、角速度、周期和半径的关系． 4．能运用万有引力定律及匀速圆周运动的规律解决卫星运动的有关问题． 一、人造卫星 1．牛顿对人造卫星原理的描绘． 设想在高山上有一门大炮，水平发射炮弹，初速度越大，水平射程就越大．可以想象，当初速度足够大时，这颗炮弹将不会落到地面，将和月球一样成为地球的一颗人造地球卫星． 2．人造卫星绕地球运行的动力学原因． 人造卫星在绕地球运行时，只受到地球对它的万有引力作用，人造卫星做圆周运动的向心力由万有引力提供． 3．人造卫星的运动可近似地看做匀速圆周运动，其向心力就是地球对它的吸引力． G Mm r 2＝mv 2r ＝mω2r ＝m 4π2 T r ． 由此得出卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径r 的关系： v 由此可见，卫星的轨道半径确定后，其线速度、角速度和周期也唯一确定，与卫星的质量无关，即同一轨道上的不同卫星具有相同的周期、线速度及角速度，而且对于不同轨道，轨道半径越小，卫星线速度和角速度越大，周期越小． 二、宇宙速度 1．物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫做第一宇宙速度，也叫地面附近的环绕速度． 2．近地卫星的轨道半径为：r ＝R ，万有引力提供向心力，则有GMm R ＝m v 2 R ．从而第一宇宙 第一章宇宙中的地球 第一节 地球在宇宙中 【基础达标】 一、单项选择题 1．宇宙中的基本天体是（ ） A．恒星、星云 B．恒星、行星 C．星云、行星 D．行星、卫星 2． 地球在太阳系中是一颗既普通又特殊的行星，其特殊性主要是指（ ） A．地球上有高级生命的存在 B．地球上有大气 C．地球上有适宜的温度 D．地球的运动特征与其他行星不同 3．天体系统的层次，由小到大排列顺序正确的是（ ） A．太阳系→银河系→地月系→总星系 B．银河系→河外星系→太阳系→总星系 C．地月系→银河系→总星系→河外星系 D．地月系→太阳系→银河系→总星系 4．下列物质属于天体的是（） A．北斗七星 B．河外星系 C．空中飞行的飞机 D．彗星和流星体 5．下列事物或事物的组合属于天体系统的是（） ①宇宙中的基本天体—恒星和星云②宇宙中级别最高和最低的天体 体系—总星系和地月系③相互吸引的两颗恒星或两颗行星④沿同一轨 道运行的流星群或小行星带⑤大熊座、小熊座和狮子座⑥相互吸引且 相互绕转的大小天体 A．②⑥ B．③⑥ C．②④⑥ D．②③⑤ 6．下列与地球上存在生物无关的条件是（ ） A．日地距离适中 B．地球的体积、质量适中 C．地球自转方向适宜 D．地球上昼夜交替周期不长 7． 1998年，在地球上的很多地方，人们可以观察到美丽的狮子座流星雨。下列有关狮子座流星雨的成因，正确的是（） A．狮子座的星星纷纷坠落而划过天空 B．狮子座的流星如同下雨般密集 C．狮子座的星星进入地球大气层燃烧所致 D．是流星群闯入地球大气层燃烧，地面上观测的辐射方位在狮子座方 8． 2003年4月，太阳系中出现难得一见的“五星连珠”现象，这“五星”是指（ ） A．地球、水星、金星、火星、天王星 B．木星、土星、金星、海王星、冥王星 C．水星、金星、地球、木星、天王星 D．金星、木星、水星、火星、土星 9． 2004年1月，美国“勇气号”探测器成功地在太阳系某大行星表面登陆，并开始了对该行星的探索，该行星位于（ ） A．火星和土星轨道之间 B．水星和地球轨道之间 C．地球和木星轨道之间 D．火星和木星轨道之间10．地球上自有生命以来，其宇宙环境稳定的原因有（） ①太阳较稳定②大行星及小行星的公转方向不同③地球与太阳的 距离适中④九大行星的公转轨道面几乎在同一平面上 A．①② B．①④ C．②③ D．③④ 二、综合题 11． 读图，完成下列要求： （1）用箭头在地球公转轨道上表示出地球的公转方向。 （2）写出图中字母代表的天体名称： A ， B 。 C ，D 高中物理《宇宙航行》教学设计 高中物理《宇宙航行》教学设计 一、预习目标： 预习人造卫星的发射、第一宇宙速度的计算。 二、预习内容 1、发射人造地球卫星的最初构想是什么？ 2、第一宇宙速度的计算方法有几种？ 3、你对我国的航空航天知识了解多少？ 课内探究学案 一、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。 学习重难点： （1）第一宇宙速度的推导； （2）人造卫星运转的环行速度与卫星发射速度的区别； 二、学习过程 1、抛物演示实验：学生观察落地点的变化，落地点为什么会变化？ 2、牛顿的思考与设想： 3、问题的提出：人造卫星为什么不掉下来，人造卫星的线速度有多大。 三、方法步骤： 学生活动：分组讨论，得出结论。 1、由于月球在绕地球沿近似圆周的轨道运转，此时月球受到的地球的引力（即重力），用来充当绕地运转的向心力，故而月球并不会落到地面上来。 2、由平抛物体的运动规律知： x=v0t① h=② 联立①、②可得：x=v0 即物体飞行的水平距离和初速度v0及竖直高度h有关，在竖直高度相同的情况下，水平距离的大小只与初速度v0有关，水平初速度越大，飞行的越远。 3、当平抛的水平初速度足够大时，物体飞行的距离也很大，由于地球是一圆球体，故物体将不能再落回地面，而成为一颗绕地球运转的卫星。 学生活动：阅读课文，找出相应答案。 1、卫星绕地球运转时做匀速圆周运动，此时的动力学方程是：G 2、向高轨道发射卫星时，火箭须克服地球对它的引力而做更多的功，对火箭的要求更高一些，所以比较困难。 《宇宙中的地球》测试题 一、单选题 2014年5月5日，据日本本州岛东部海域5日晚发生里氏6．1级地震。结合所学知识，回答1～2题。 1．地震时，位于地震附近海域船只中的人应感到 ( ) A．上下颠簸 B．左右摇晃 C．无感觉 D．先上下颠簸，再左右摇摆 解析：纵波可以通过液体传播，横波不能，故船上的人只能感受到上下颠簸，不会感受到左右摇晃。 答案：A 2．地震、海啸的发生，对下列哪一圈层影响最小 ( ) A．水圈B．大气圈 C．生物圈 D．岩石圈 解析：地震直接作用于岩石圈，并通过地震波影响水圈产生海啸，从而影响海洋生物及人类(生物圈)，对大气圈的影响最小。 答案: B 据报道，最近一名摄影师在北极拍摄到一道造型奇特的极光，很像一个巨大的“龙头”，如图1所示。据此回答3～4题。 图1 3.结合所学知识推断极光产生的原理是（） ①极光是地球周围的一种大规模放电的过程②地球磁场迫使来自太阳的带电粒子全部沿着磁场线集中到南北两极③当来自太阳的带电粒子进入极地的高层大气时，与大气中的原子和分子碰撞并激发，产生光芒，形成极光④只要有高能带电粒子就可以形成极光 A.①② B.③④ C.①③ D.②④ 解析：极光是地球周围的一种大规模放电的过程；地球磁场迫使来自太阳的带电粒子中一部分沿着磁场线集中到南北两极；当来自太阳的带电粒子进入极地的高层大气时，与大气中的原子和分子碰撞并激发，产生光芒，形成极光；极光产生的条件有三个：大气、磁场、高能带电粒子。 答案：C 4.有关极光的表述正确的是（） A. 极光只是出现在地球上 B. 极光常见于高磁纬地区 C. 地球上随处可见美丽的极光 D. 阿拉斯加被称为“北极光首都” 解析：极光不只在地球上出现，太阳系内的其他一些具有磁场的行星上也有极光；极光只能在地球的南北极被看见；由于地磁场的作用，这些高能粒子转向极区，所以极光常见于 人教版物理必修二第六章第五节宇宙航行同步训练 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题（共计15题） (共15题；共30分) 1. （2分）北京时间10月31日17时28分，嫦娥一号卫星成功实施第三次近地点变轨后，顺利进入地月转移轨道，开始飞向月球．在第三次近地点变轨时，它的最高速度可达（） A . 7.9km/s B . 10km/s C . 16.7km/s D . 3×105km/s 【考点】 2. （2分） (2019高一下·葫芦岛期末) 关于地球的第一宇宙速度，下列说法正确的是（） A . 第一宇宙速度与地球的质量无关 B . 第一宇宙速度大小为11.2km/s C . 达到第一宇宙速度的物体的质量应该非常小 D . 第一宇宙速度是物体在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的速度 【考点】 3. （2分） (2017高一下·应县期中) 假设地球的质量不变，而地球的半径增大到原来半径的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（） A . 倍 B . 倍 C . 倍 D . 2倍 【考点】 4. （2分） (2020高一下·咸阳月考) 关于三个宇宙速度，以下说法错误的是（） A . 第一宇宙速度是人造地球卫星的最大绕行速度 B . 第一宇宙速度是人造地球卫星的地面最小发射速度 C . 在地球发射绕月球运动的月球探测器，需要达到地球的第二宇宙速度 D . 飞船的地面发射速度达到第三宇宙速度，它会飞出太阳系以外 【考点】 5. （2分）已知地球半径为R ，质量为M ，自转角速度为w ，地面重力加速度为g ，万有引力常量为 G ，地球同步卫星的运行速度为v ，则第一宇宙速度的值不可表示为 （） A . B . C . D . 【考点】 第一章《宇宙中的地球》测试题 一、单选题（每小题只有一个正确答案） 1969年7月16日世界时13时32分，肯尼迪从天中心土星五号运载火箭托举阿波罗11号飞船奔向苍穹。7月20日，飞船着陆器抵达月球。1970年4月24日，中国成功发射首颗人造地球卫星——东方红一号，映红了世界航天地图的东方。 据此完成下面小题。 1．阿波罗11号飞般发射时，北京时间为 A．5：32 B．1：32 C．2：32 D．21：32 2．阿波罗11号飞船发射时，北京(1160E)的地方时为 A．21：16 B．1：32 C．9：16 D．5：32 3．下列关于地月系的描述，不正确的是 A．地月距离约为38.4万km B．火星是距离地球最近的自然天体C．空间轨道上运行的东方红一号卫星为天体D．月球是地球唯一的天然卫星 4．关于下图的说法正确的是( ) A．P点地方时是早晨6点 B．此时地球公转角速度较小 C．北京昼长夜短 D．南极点太阳高度为0° 图12为地球局部示意图。读图回答下列各题。 5．甲乙丙丁四点，自转线速度由大到小的正确顺序是 A．丁丙乙甲B．甲乙丙丁C．丙乙甲丁D．大小一样6．一只气流从乙点向北运动，会向什么方向偏移？ A．东B．南C．西D．北 7．若选择甲地为卫星发射基地，其主要的优势条件是 A．赤道地区热量充足 B．充分利用地球自转线速度大的优势，节省燃料 C．赤道地区地转偏向力为0，能使火箭准确把卫星送入轨道 D．赤道地区经济发达，技术水平高 8．读某日昏线图，ac为昏线的顶点，b为昏线的中点，昏线在地球上为西北——东南走向。据此判断下列说法正确的是 A．b点太阳高度大于a、c点 B．c点物体影子始终朝向正北方 C．a、b、c三点可能在同一个经线圈上 D．a、c两点间的最短距离不可能经过b点 2017年2月10日，敦煌研究院再次提及了敦煌壁画中现存的六幅《玄奘取经图》。右图是壁画中的一幅，身披袈裟的玄奘、人相似猴的孙悟空手牵白马……敦煌壁画以其现存规模大，保存完好的砂砾岩壁画和塑像闻名于世。读图完成下面小题。 9．此日关于敦煌的说法正确的是 A．西北方向日落 B．白昼将变短 C．太阳高度角将变大 D．正午影长渐变短10．敦煌壁画保护较完好的自然原因 A．光照充足 B．人类活动少 C．空气干燥 D．坚硬变质岩 11．下图表示“嫦娥一号”月球探测卫星运行示意图。比图中示意的天体系统高一级的天体系统是（）高中地理--《宇宙中的地球》测试题(含答案)
高中物理人教版必修2第六章万有引力与航天第5节宇宙航行同步练习C卷
2020学年高中物理 第六章 第5节 宇宙航行课时作业 2
高中物理第六章万有引力与航天第5节宇宙航行教案
2020年高中物理第五节《宇宙航行》教案人教版必修2
2020_2021学年高中物理第六章万有引力与航天5宇宙航行课时作业含解析新人教版必修2.doc
1.1宇宙中的地球测试题及答案
2021学年高中物理第6章万有引力与航天5宇宙航行课时分层作业含解析人教版必修2.doc
大学物理公式大全
人教版(2019)高中地理必修第一册第一章《宇宙中的地球》单元测试卷(含答案)
高中物理(山东专用)第六章万有引力与航天第5节宇宙航行讲义含解析新人教版必修2
宇宙中的地球综合检测题.doc
高考物理第5节宇宙航行专题1
2020学年高中物理 第6章 第五节 宇宙航行学案 2
地球在宇宙中测试题
高中物理《宇宙航行》教学设计
《宇宙中的地球》测试题(包括参考答案以及解析)
人教版物理必修二第六章第五节宇宙航行同步训练
中图地理必修一第一章《宇宙中的地球》测试题(含答案)
相关主题
文本预览