高中物理6.5-6.6 宇宙航行 经典力学的局限性（学案）新人教版必修2（通用）

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1、6.5-6.6 宇宙航行 经典力学的局限性 一、学习目标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。3.了解经典力学的发展历程和伟大成就，知道经典力学与相对论、量子力学的关系二、课前预习1.宇宙速度1)第一宇宙速度问题：牛顿实验中，炮弹至少要以多大的速度发射，才能在地面附近绕地球做匀速圆周运动？地球半径为6400km。分析：在地面附近绕地球运行，轨道半径即为地球半径。由万有引力提供向心力：结论：a.大小：_b.意义：卫星环绕地球表面运行的速度，也是绕地球做_运动的最大速度，所以也称为_.使卫星绕地球做匀速圆周运动的_地面发射速度。2)第二宇宙速度a.大小：_b.意

2、义：使卫星挣脱_引力束缚最小地面发射速度，所以也称为_.3)第三宇宙速度a.大小：_b.意义：使卫星挣脱_引力束缚最小地面发射速度，所以也称为_.2.人造地球卫星1）近地卫星a.定义：_b.性质：_2）同步卫星a.定义：_b.性质：运行方向：_运转周期：_轨道平面：_角速度w：离地距离h：运行速度v：3）人造地球卫星的线速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径r的关系3.经典力学的局限性1).牛顿运动定律和万有引力定律在_的广阔领域，包括_的研究中，经受了实践的检验，取得了巨大的成就。2)_建立了相对论。3)在相对论中，质量随着物体运动的速度的增大而增大，满足:_;4)电子、质子、中子等微观粒

3、子不仅具有_性，同时具有_性，_力学能够正确地描述微观粒子的运动规律性。5).经典力学的适用范围和局限性为：a. 经典力学只适用于_运动，不适用于_运动。b. 经典力学只适用于_世界，不适用于_世界。c. 经典力学只适用于_力, 不适用于_ 力。三、经典例题1关于第一宇宙速度下列说法中错误的是（ ）A.它是人造卫星绕地球飞行的最小速度；B.它是人造卫星在近地圆形轨道上的运行速度；C.它是使人造卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度；D.它是人造卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度。2关于绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，以下说法正确的是（ ）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

4、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；3近地卫星线速度为7.9Km/s，已知地球质量是月球的81倍，地球的半径是月球的3.8倍,则在月球上发射“近月卫星”的环绕速度是（ ）A.1.0Km/s B.1.7Km/s C.2.0Km/s D.1.5 Km/s12344.如图所示，试比较四颗卫星的线速度、角速度、周期及加速度的大小关系。5.两颗人造卫星A、B绕地球做圆周运动，周期之比为 =18，则轨道把轨道半径之比和运行速度之比分别为( ) A. = 41 = 12 B. = 41 = 21 C. = 14 = 12 D. = 14 = 216.可发射一颗

5、人造卫星，使其圆轨道满足下列条件（ ）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是共面的同心圆C、与地球表面上的赤道线是共面同心圆,且卫星相对地面是运动的D、与地球表面上的赤道线是共面同心圆,且卫星相对地面是静止的7.同步卫星是指相对于地面不动的人造卫星（ ）A.它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的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下方，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值D.它只能在赤道的正上方，但离地心的距离是一定的四、巩固练习1.假定宇宙空间站绕地球做匀速圆周运动，则在空间站上，下列实验

6、不能做成的是：（ ）A、天平称物体的质量B、用弹簧秤测物体的重量C、用测力计测力D、用水银气压计测飞船上密闭仓内的气体压强2.土星的外层有一个环，为了判断它是土星的一部分，即土星的“连续群”，还是土星的“卫星群”，可以通过测量环中各层的线速度v与该层到土星中心的距离R之间的关系来判断：A. 若vR，则该层是土星的连续群B. 若v2R，则该层是土星的卫星群C. 若，则该层是土星的连续群D. 若，则该层是土星的卫星群3.人造地球卫星与地面的距离为地球半径的1.5倍，卫星正以角速度做匀速圆周运动，地面的重力加速度为，、 、这三个物理量之间的关系是（ ）： ： ： ：4.下列关于地球同步卫星的说法中正

7、确的是：（ ）A、为避免通讯卫星在轨道上相撞，应使它们运行在不同的轨道上B、通讯卫星定点在地球赤道上空某处，所有通讯卫星的周期都是24hC、不同国家发射通讯卫星的地点不同，这些卫星的轨道不一定在同一平面上D、不同通讯卫星运行的线速度大小是相同的，加速度的大小也是相同的。5.地球同步卫星到地心的距离r可由求出，已知式中a的单位是m，b的单位是s，c的单位是m/s2，则： （ ）Aa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；Ba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；Ca是赤道周长，b是地球自转周期，C是同步卫星的加速度Da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。6.侦察卫星在通过地球两极上的圆轨道上运行，它的运行轨道距地面高度为h，要使卫星在一天的时间内将地面上赤道各处在日照条件的情况下全都拍摄下来，卫星在通过赤道上空时，卫星上的摄像机至少应拍摄地面上赤道圆周的弧长是多少？设地球半径为R，地面处的重力加速度为g，地球自转的周期为T。地球7.如图是在同一平面不同轨道上运行的两颗人造地球卫星。设它们运行的周期分别是T1、T2，(T1T2)，且某时刻两卫星相距最近。问：两卫星再次相距最近的时间是多少？两卫星相距最远的时间是多少？