高中物理 第3章 萬有引力定律及其應(yīng)用 第3節(jié) 飛向太空教師用書 粵教版
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第三節(jié)飛向太空學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.知道火箭的原理及組成2了解人類遨游太空的歷史3了解空間探測(cè)器及探測(cè)活動(dòng)4能理解火箭運(yùn)行時(shí)超重、失重現(xiàn)象,能分析變軌運(yùn)行問題(重點(diǎn)、難點(diǎn))太 空 探 測(cè)1人造衛(wèi)星的發(fā)射要成為地球的人造衛(wèi)星,發(fā)射速度必須達(dá)到7.9 km/s,要成為太陽的人造衛(wèi)星,發(fā)射速度必須達(dá)到11.2 km/s.2發(fā)射衛(wèi)星的火箭(1)原理:利用燃料燃燒向后急速噴出氣體產(chǎn)生的反作用力,使火箭向前射出(2)組成:主要有殼體和燃料兩部分(3)多級(jí)火箭:用幾個(gè)火箭連接而成的火箭組合,一般為三級(jí);火箭起飛時(shí),第一級(jí)火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)“點(diǎn)火”,推動(dòng)各級(jí)火箭一起前進(jìn),待燃料燃盡后,第二級(jí)火箭開始工作,并自動(dòng)脫掉第一級(jí)火箭的外殼;火箭進(jìn)一步加速,以此類推,最終達(dá)到所需要的速度3人類航天之旅如下表所示:時(shí)間國(guó)家活動(dòng)內(nèi)容1957年10月蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星1961年4月蘇聯(lián)第一艘載人宇宙飛船“東方1號(hào)”發(fā)射成功,蘇聯(lián)宇航員加加林第一次實(shí)現(xiàn)了人類踏入太空的夢(mèng)想1969年7月美國(guó)“阿波羅11號(hào)”登上月球,將兩名宇航員送上了月球,實(shí)現(xiàn)了人類在月球上漫步的夢(mèng)想1971年4月蘇聯(lián)發(fā)射“禮炮1號(hào)”空間站1981年4月美國(guó)“哥倫比亞號(hào)”載人航天飛機(jī)試驗(yàn)成功2003年10月中國(guó)發(fā)射“神舟五號(hào)”載人飛船,首次載人航天飛行取得圓滿成功2007年10月中國(guó)“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星發(fā)射成功,中國(guó)首次對(duì)月球進(jìn)行探測(cè)2011年6月中國(guó)“嫦娥二號(hào)”探月衛(wèi)星飛離月球,飛向150萬千米的第2拉格朗日點(diǎn),進(jìn)行深空探測(cè)2011年9月中國(guó)“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器成功發(fā)射,并于2011年11月3日與“神舟八號(hào)”飛船對(duì)接成功4.空間探測(cè)器1962年美國(guó)的“水手2號(hào)”探測(cè)器第一次對(duì)金星進(jìn)行了近距離的考察1989年美國(guó)的“伽俐略號(hào)”木星探測(cè)器發(fā)射成功2003年美國(guó)的“勇氣號(hào)”與“機(jī)遇號(hào)”火星探測(cè)器分別發(fā)射成功1美國(guó)發(fā)射的飛船最早將宇航員送上了月球()2發(fā)射衛(wèi)星時(shí),火箭離開地球表面時(shí)的速度為7.9 km/s.()3中國(guó)發(fā)射的衛(wèi)星已經(jīng)能夠?qū)υ虑蜻M(jìn)行探測(cè)()多級(jí)火箭當(dāng)?shù)谝患?jí)的燃料燃盡后第一級(jí)與箭體脫離,第二級(jí)開始工作每一級(jí)燃料燃盡后為什么要讓它與箭體分離【提示】由牛頓第二定律可知,作用力一定的情況下,質(zhì)量越小獲得的加速度越大,燃料燒盡的部分殼體與箭體分離,使箭體質(zhì)量減小,因而產(chǎn)生更大的加速度,最終衛(wèi)星會(huì)達(dá)到較大的速度北京時(shí)間2010年4月23日7點(diǎn)52分(美國(guó)東部時(shí)間2010年4月22日19點(diǎn)52分),美國(guó)研制的人類首架太空戰(zhàn)機(jī)X37B成功發(fā)射升空,“阿特拉斯5號(hào)”火箭執(zhí)行了此次發(fā)射任務(wù)結(jié)束太空之旅后,X37B將進(jìn)入自動(dòng)駕駛模式返回地球,最后在加州范登堡空軍基地或者附近備用基地愛德華茲空軍基地著陸探討1:多大的速度才能使物體不再落回地面,而使其成為繞地球運(yùn)動(dòng)的一顆“星”呢?【提示】速度達(dá)到7.9 km/s.探討2:多大的速度才能使物體成為繞太陽運(yùn)動(dòng)的一顆“星”【提示】速度達(dá)到11.2 km/s.1人造衛(wèi)星人造衛(wèi)星要進(jìn)入飛行軌道必須有足夠大的速度速度達(dá)到7.9 km/s可進(jìn)入繞地球飛行的軌道,成為人造地球衛(wèi)星;速度達(dá)到11.2 km/s可成為太陽的“人造行星”2三級(jí)火箭(1)一級(jí)火箭最終速度達(dá)不到發(fā)射人造衛(wèi)星所需要的速度,發(fā)射衛(wèi)星要用多級(jí)火箭(2)三級(jí)火箭的工作過程(如圖331所示)火箭起飛時(shí),第一級(jí)火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)“點(diǎn)火”,燃料燃盡后,第二級(jí)火箭開始工作,并自動(dòng)脫掉第一級(jí)火箭的外殼,以此類推火箭發(fā)射衛(wèi)星示意圖圖331由于各級(jí)火箭的連接部位需大量附屬設(shè)備,這些附屬設(shè)備具有一定的質(zhì)量,并且級(jí)數(shù)越多,連接部位的附屬設(shè)備質(zhì)量越大,并且所需的技術(shù)要求也相當(dāng)精密,因此,火箭的級(jí)數(shù)并不是越多越好,一般用三級(jí)火箭1(2016廣東實(shí)驗(yàn)中學(xué)期中)若地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其實(shí)際繞行速率()A一定等于7.9 km/sB一定小于7.9 km/sC一定大于7.9 km/sD介于7.911.2 km/s之間【解析】設(shè)地球的質(zhì)量為M,衛(wèi)星的質(zhì)量為m,地球的半徑為R,衛(wèi)星的軌道半徑為r,速率為v,地球的第一宇宙速度為v1,則有Gm,得v,當(dāng)rR時(shí),vv17.9103m/s.而實(shí)際中衛(wèi)星的軌道rR,則v,D錯(cuò)誤【答案】AB5. (多選)發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí),先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1,然后點(diǎn)火,使其沿橢圓軌道2運(yùn)動(dòng),最后再次點(diǎn)火,將衛(wèi)星送入同步圓軌道3.軌道1、2相切于Q點(diǎn),軌道2、3相切于P點(diǎn),如圖335所示當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)動(dòng)時(shí),以下說法正確的是()圖335A衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率B衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度C衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度大小大于它在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度大小D衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度大小等于它在軌道3上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度大小【解析】由Gm,得v,因?yàn)閞3r1,所以v3v1,A錯(cuò)誤;由Gmr2,得,因?yàn)閞3r1,所以31,B正確;衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度為地球引力產(chǎn)生的,在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí),也只有地球引力產(chǎn)生加速度,故兩者大小應(yīng)相等,C錯(cuò)誤;同理,衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度大小等于它在軌道3上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度大小,D正確【答案】BD衛(wèi)星變軌問題的分析技巧(1)根據(jù)引力與需要的向心力的關(guān)系分析: 當(dāng)衛(wèi)星繞天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),萬有引力提供向心力,由Gm,得v,由此可見軌道半徑r越大,線速度v越小當(dāng)由于某原因速度v突然改變時(shí),若速度v減小,則Fm,衛(wèi)星將做近心運(yùn)動(dòng),軌跡為橢圓;若速度v增大,則Fm,衛(wèi)星將做離心運(yùn)動(dòng),軌跡為橢圓,此時(shí)可用開普勒三定律分析其運(yùn)動(dòng)(2)衛(wèi)星到達(dá)橢圓軌道與圓軌道的切點(diǎn)時(shí),衛(wèi)星受到的萬有引力相同,所以加速度相同- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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