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人教版 (2019)必修 第二册4 宇宙航行学案及答案
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这是一份人教版 (2019)必修 第二册4 宇宙航行学案及答案，共6页。
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。
1.环绕速度
2.第一宇宙速度
(1)定义：物体在地球附近绕地球做___________运动的速度叫作第一宇宙速度。
(2)大小：v＝7.9 km/s。
3.第二宇宙速度
在地面附近发射飞行器，如果速度大于____________，又小于11.2 km/s，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。当飞行器的速度等于或大于11.2 km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开_________。我们把___________叫作第二宇宙速度。
4.第三宇宙速度
在地面附近发射飞行器，如果要使其挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须使它的速度等于或大于16.7 km/s，这个速度叫作第三宇宙速度。
[思考判断]
(1)第一宇宙速度是发射卫星的最小速度。( )
(2)当发射速度v＞7.9 km/s时，卫星将脱离地球的吸引，不再绕地球运动。( )
(3)地球所有的卫星在轨道上的运行速度都为7.9 km/s。( )
三个宇宙速度
发射速度与环绕速度不同。发射速度是将卫星送入轨道，在地面上所必须获得的速度。环绕速度是卫星发射成功后，环绕地球运行时的速度。
知识点二 人造地球卫星、载人航天与太空探索
[观图助学]
你知道哪些我国最近发射的人造卫星？它们是地球同步卫星吗？
1.人造地球卫星
(1)1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功。
1970年4月24日，我国第一颗人造卫星“______________”发射成功。
(2)地球同步卫星
(ⅰ)概念：相对于地面静止且与地球自转具有相同______的卫星，叫作地球同步卫星。
(ⅱ)特点：六个“一定”
①转动方向一定：和地球自转方向_________；
②周期一定：和地球自转周期相同，即T＝24 h；
③角速度一定：等于地球自转的角速度；
④轨道平面一定：所有的同步卫星都在赤道的_________，其轨道平面必须与赤道平面重合；
⑤高度一定：离地面高度固定不变(约3.6×104 km)；
⑥速率一定：线速度大小一定(约3.1×103 m/s)。
2.载人航天与太空探索
1961年4月12日，苏联航天员加加林进入了东方一号载人飞船。
1969年7月16日9时32分，运载阿波罗11号飞船的土星5号火箭在美国卡纳维拉尔角点火升空，拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕。
2003年10月15日9时，我国___________宇宙飞船把中国第一位航天员杨利伟送入太空。
2013年6月，神舟十号分别完成与天宫一号空间站的手动和自动交会对接。
2016年10月19日，神舟十一号完成与天宫二号空间站的自动交会对接。
2017年4月20日，我国又发射了货运飞船天舟一号，入轨后与天宫二号空间站进行自动交会对接、自主快速交会对接等3次交会对接及多项实验。
新课导入
思考：地球上的物体，怎样才能离开地球进行宇宙航行呢？
思考：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？
(已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2 , 地球质量M=5.89×1024kg, 地球
半径R=6400km,地球表面重力加速度g=9.8m/s2 )
宇宙速度
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，叫做第一宇宙速度。
思考：1.向高轨道发射卫星与发射近地卫星相比,哪个需要的发射速度大？为什么？
2.高轨道卫星与近地卫星相比哪个运行速度大？为什么？
注意：人造卫星的发射速度与运行速度是两个不同的概念
发射速度 指被发射物体离开地面时的速度
运行速度 指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度
2、第二宇宙速度
当物体的速度等于或大于11.2km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。我们把11.2km/s叫做第二宇宙速度。
3、第三宇宙速度
当物体的速度等于或大于16.7km/s时，物体可以挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间。我们把16.7km/s叫做第三宇宙速度。
常考题型
题组一 卫星运行参量的分析与比较
题1 [多选］有两颗质量相同的人造卫星A、B，其轨道半径分别为RA、RB，RA∶RB=1∶4，那么下列判断中正确的有（ ）
A. 它们的运行周期之比TA∶TB=1∶8 B. 它们的运行线速度之比vA∶vB=4∶1
C. 它们所受的向心力之比FA∶FB =4∶1 D. 它们的运行角速度之比ωA∶ωB=8∶1
题2［多选］“土卫5”在距离土星表面高度为h的轨道上做匀速圆周运动。已知土星半径为R，土星表面的重力加速度为g，引力常量为G，则（ ）
A. “土卫5”绕土星运行的周期为
B. “土卫5”绕行的速度为
C. “土卫5”绕土星运行的角速度为
D. “土卫5”轨道处的重力加速度
题3 两颗人造卫星A、B绕地球做圆周运动的周期之比TA∶TB=1∶8，则轨道半径之比和运行速率之比分别为（ ）
A. rA∶rB=4∶1 vA∶vB=1∶2
B. rA∶rB=4∶1 vA∶vB=2∶1
C. rA∶rB=1∶4 vA∶vB=2∶1
D. rA∶rB=1∶4 vA∶vB=1∶2
题4［2019•天津卷第1题改编］2018年12月8日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的“嫦娥四号”探测器成功发射，“实现人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹”。已知月球的质量为M、半径为R，探测器的质量为m，引力常量为G，“嫦娥四号”探测器围绕月球做半径为r的匀速圆周运动时，探测器的（ ）
A.周期为 B.速度为
C.角速度为 D.向心加速度为
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。
1.环绕速度
2.第一宇宙速度
(1)定义：物体在地球附近绕地球做___________运动的速度叫作第一宇宙速度。
(2)大小：v＝7.9 km/s。
3.第二宇宙速度
在地面附近发射飞行器，如果速度大于____________，又小于11.2 km/s，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。当飞行器的速度等于或大于11.2 km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开_________。我们把___________叫作第二宇宙速度。
4.第三宇宙速度
在地面附近发射飞行器，如果要使其挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须使它的速度等于或大于16.7 km/s，这个速度叫作第三宇宙速度。
[思考判断]
(1)第一宇宙速度是发射卫星的最小速度。( )
(2)当发射速度v＞7.9 km/s时，卫星将脱离地球的吸引，不再绕地球运动。( )
(3)地球所有的卫星在轨道上的运行速度都为7.9 km/s。( )
三个宇宙速度
发射速度与环绕速度不同。发射速度是将卫星送入轨道，在地面上所必须获得的速度。环绕速度是卫星发射成功后，环绕地球运行时的速度。
知识点二 人造地球卫星、载人航天与太空探索
[观图助学]
你知道哪些我国最近发射的人造卫星？它们是地球同步卫星吗？
1.人造地球卫星
(1)1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功。
1970年4月24日，我国第一颗人造卫星“______________”发射成功。
(2)地球同步卫星
(ⅰ)概念：相对于地面静止且与地球自转具有相同______的卫星，叫作地球同步卫星。
(ⅱ)特点：六个“一定”
①转动方向一定：和地球自转方向_________；
②周期一定：和地球自转周期相同，即T＝24 h；
③角速度一定：等于地球自转的角速度；
④轨道平面一定：所有的同步卫星都在赤道的_________，其轨道平面必须与赤道平面重合；
⑤高度一定：离地面高度固定不变(约3.6×104 km)；
⑥速率一定：线速度大小一定(约3.1×103 m/s)。
2.载人航天与太空探索
1961年4月12日，苏联航天员加加林进入了东方一号载人飞船。
1969年7月16日9时32分，运载阿波罗11号飞船的土星5号火箭在美国卡纳维拉尔角点火升空，拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕。
2003年10月15日9时，我国___________宇宙飞船把中国第一位航天员杨利伟送入太空。
2013年6月，神舟十号分别完成与天宫一号空间站的手动和自动交会对接。
2016年10月19日，神舟十一号完成与天宫二号空间站的自动交会对接。
2017年4月20日，我国又发射了货运飞船天舟一号，入轨后与天宫二号空间站进行自动交会对接、自主快速交会对接等3次交会对接及多项实验。
新课导入
思考：地球上的物体，怎样才能离开地球进行宇宙航行呢？
思考：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？
(已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2 , 地球质量M=5.89×1024kg, 地球
半径R=6400km,地球表面重力加速度g=9.8m/s2 )
宇宙速度
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，叫做第一宇宙速度。
思考：1.向高轨道发射卫星与发射近地卫星相比,哪个需要的发射速度大？为什么？
2.高轨道卫星与近地卫星相比哪个运行速度大？为什么？
注意：人造卫星的发射速度与运行速度是两个不同的概念
发射速度 指被发射物体离开地面时的速度
运行速度 指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度
2、第二宇宙速度
当物体的速度等于或大于11.2km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。我们把11.2km/s叫做第二宇宙速度。
3、第三宇宙速度
当物体的速度等于或大于16.7km/s时，物体可以挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间。我们把16.7km/s叫做第三宇宙速度。
常考题型
题组一 卫星运行参量的分析与比较
题1 [多选］有两颗质量相同的人造卫星A、B，其轨道半径分别为RA、RB，RA∶RB=1∶4，那么下列判断中正确的有（ ）
A. 它们的运行周期之比TA∶TB=1∶8 B. 它们的运行线速度之比vA∶vB=4∶1
C. 它们所受的向心力之比FA∶FB =4∶1 D. 它们的运行角速度之比ωA∶ωB=8∶1
题2［多选］“土卫5”在距离土星表面高度为h的轨道上做匀速圆周运动。已知土星半径为R，土星表面的重力加速度为g，引力常量为G，则（ ）
A. “土卫5”绕土星运行的周期为
B. “土卫5”绕行的速度为
C. “土卫5”绕土星运行的角速度为
D. “土卫5”轨道处的重力加速度
题3 两颗人造卫星A、B绕地球做圆周运动的周期之比TA∶TB=1∶8，则轨道半径之比和运行速率之比分别为（ ）
A. rA∶rB=4∶1 vA∶vB=1∶2
B. rA∶rB=4∶1 vA∶vB=2∶1
C. rA∶rB=1∶4 vA∶vB=2∶1
D. rA∶rB=1∶4 vA∶vB=1∶2
题4［2019•天津卷第1题改编］2018年12月8日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的“嫦娥四号”探测器成功发射，“实现人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹”。已知月球的质量为M、半径为R，探测器的质量为m，引力常量为G，“嫦娥四号”探测器围绕月球做半径为r的匀速圆周运动时，探测器的（ ）
A.周期为 B.速度为
C.角速度为 D.向心加速度为
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