第三节飞向太空.doc

第三节第三节 飞向太空飞向太空ⅠⅠ．知识点及考查角度．知识点及考查角度 系统学习系统学习知识点知识点 1 1：飞向太空的桥梁：飞向太空的桥梁————火箭火箭知识解读：知识解读：1.1.火箭发射的基本原理：火箭是利用自身携带的燃料燃烧后急速喷出的气体产生的反作用力推动火箭前进，使火箭发射升空的．2.组成：主要由壳体和燃料两部分组成，壳体内能运载弹头、人造卫星、空中探测器等物体，燃料部分有氧化剂和燃烧剂．3.火箭发射的工作过程：在目前的技术条件下，一级火箭的最终速度还达不到发射人造卫星所需要的速度，发射卫星要用多级火箭，一般用三级．火箭起飞时，第一级火箭的发动机“点火”，推动各级火箭一起前进；当这一级的燃料燃尽后，第二级火箭开始工作，并自动脱离第一级火箭的外壳；第二级火箭在第一级火箭基础上进一步加速，以此类推，最终达到所需要的速度．发射过程示意图如图所示．4.4.同步卫星发射的两种方式（拓展）同步卫星发射的两种方式（拓展）(1)直线发射：由火箭把卫星发射到 3 600 km 的赤道上空，然后做 90°转折飞行，使卫星进入轨道．(2)变轨发射：先把卫星发射到高度为 200～300km 的圆形轨道上，这条轨道叫停泊轨道；当卫星穿过赤道平面时，末级火箭点火工作，使卫星进入一条大的椭圆轨道，其远地点恰好在赤道上空 3600 km 处，这条轨道叫转移轨道；当卫星到达远地点时，再开动卫星上的发动机，使之进入同步轨道，也叫静止轨道．典例解读典例解读考查角度考查角度 1 1：火箭发射：火箭发射【【例例 1】1】2011 年 11 月 1 日我国成功发射“神舟”八号飞船，飞船随火箭一起离开发射塔飞向太空，并与此前发射的“天宫一号”空间站实现交会对接，下列说法中错误的是( ）A．飞船在升空过程中受到平衡力的作用B．火箭升空利用了力的作用是相互的C．飞船和火箭分离后可以靠惯性继续飞行D．交会对接时飞船和空间站保持相对静止解析：在升空过程中，开始时飞船会受到火箭的推力作用，做加速运动，故 A 错误；火箭升空利用了向后喷出气体的反作用力，B 正确；飞船和火箭分离后，飞船具有一定的速度，可以依靠惯性飞行，C 正确；交会对接时，飞船和空间站都在同一高度绕地球做运动，线速度大小相等，二者保持相对静止，D 正确．答案：A举一反三：举一反三：1-21-2．．2010 年 10 月 1 日，巨型运载火箭将“嫦娥二号”卫星平地托起，送入太空．火箭在加速上升过程中，质量( ）A．不断增大B．不断减小C．不变D．不确定答案：答案：B B点拨：火箭在加速上升过程中，需要依靠底部不断喷出的气体的反作用力来获得推力，故质量不断减点拨：火箭在加速上升过程中，需要依靠底部不断喷出的气体的反作用力来获得推力，故质量不断减小．小．考查角度考查角度 2 2：以航天科技信息为背景的判断题题：以航天科技信息为背景的判断题题【【例例 2】2】 下下图为某报纸的一篇科技报道，你能发现其中的科学性问题吗？请通过必要的计算加以说 明．下面的数据在你需要时可选用．引力常量G＝6.7×10－11N·m2/kg2；地球表面重力加速度g＝10m/s2；地球半径R＝6.4×106m；地球自转周期T＝8.6×104s；地球公转周期T＇＝3.2×107s．（π2＝10；70～80 的立方根约取 4.2）解析：解析：本报道中，地球同步卫星高度 735 公里的数据出错，以下的计算可以说明． 在地球同步轨道上，卫星受地球的万有引力提供卫星绕地球运转所需的向心力．设卫星的质量为m，离地面高度为h，有：)()2()(2 2hRTmhRMmG在地球表面上，质量为m0的物体，受地球的万有引力等于物体的重力，有：mgRMmG20得 由（1）（2）式可得 gRGM2RgTRh3 2224代入数据得（能说明差 2 个数量级即可）km103.6m106 . 347h答案：答案：同步卫星高度出错，应为．km103.64h举一反三举一反三：2 2．．一个Internet网站报道，最近南亚某国发射了一颗人造环月卫星，卫星的质量为1000kg，环绕月球周期为 60min.张明同学对该新闻的真实性感到怀疑.他认为该国的航天技术不可能近期发射出环月卫星；该网站公布的数据似乎也有问题.他准备对该数据进行验证.但他记不清万有引力恒量的数值，且手边又没有资料可查找，只记得月球半径约为地球半径的 1/4，地球半径约为 6.4×106m，月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的 1/6，地球表面重力加速度取 10m/s2.假定将环月卫星的运动视为匀速圆周运动，请根据上述数据判断该报道的真伪，并写出推导判断的过程（）3, 5 . 26解析：解析：设卫星绕月球表面运行周期为 T1，卫星绕地球表面运行周期为 T2，月球和地球表面重力加速度分别为 g1和 g2，月球和地球半径分别为 r1和 r2 ① ② 1211)2(rTmmg2222)2(rTmmg①/②得 ③ 2121221)(rr TT gg由②得 代入③得 )(108 . 42322 2SgrTssT360060001可见不可能发射周期小于 6000s 的环月卫星．答案：答案：该报道是假的，因为不能发射周期小于 6000s 的环月卫星．知识点知识点 2 2：梦想成真：梦想成真————遨游太空遨游太空知识解读知识解读1.1.人类遨游太空的足迹人类遨游太空的足迹2.我国的航天成就1956 年 10 月 8 日，我国第一个火箭导弹研制机构——国防部第五研究院成立；1970 年 4 月 24 日，我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”在酒泉发射成功；1975 年 11 月 26 日，首颗返回式卫星发射成功，3 天后顺利返回；1979 年，“远望一号”航天测量船建成并投入使用；1985 年，我国正式宣布将长征系列运载火箭投入国际商业发射市场；1990 年 4 月 7 日，“长征三号”运载火箭成功发射美国研制的“亚洲一号”卫星；1990 年 7 月 16 日，“长征二号”捆绑式火箭首次在西昌发射成功；1990 年 10 月，载着两只小白鼠和其他生物的卫星升上太空，开始了我国首次携带高等动物的空间轨道飞行试验；1992 年，我国载人飞船正式列入国家计划进行研制，这项工程后来被定名为神舟号飞船载人航天工程；1999 年 11 月 20 日、2001 年 1 月 10 日、2002 年 3 月 25 日、2002 年 12 月 30 日，我国先后四次成功发射“神舟”一号至四号无人飞船，载人飞行已为时不远；2003 年 10 月 15 日，我国成功发射第一艘载人飞船“神舟”五号，将航天员杨利伟送入太空．这次的成功发射标志着中国成为继前苏联(现由俄罗斯继承)和美国之后，第三个有能力独自将人送上太空的国家；2005 年 10 月 12 日，我国成功发射第二艘载人飞船“神舟”六号，为中国第一艘执行“多人多天”任务的载人飞船，宇航员为费俊龙和聂海胜；2008 年 9 月 25 日，“神舟”七号载人飞船顺利升空，航天员为翟志刚、刘伯明、景海鹏．“神舟”七号实现了出舱，为后面月球登陆和建立空间站，做准备工作；2011 年 9 月 29 日中国第一个目标飞行器“天宫一号”发射成功．它的发射标志着中国迈入中国航天“三步走”战略的第二步第二阶段；2011 年 11 月 1 日，“神舟”八号无人飞船升空，升空后两天，“神舟”八号与此前发射的“天宫一号”目标飞行器进行了对接；2012 年 6 月 16 日 18 时 37 分，“神舟”九号飞船在酒泉卫星发射中心发射升空.2012 年 6 月 18 日 11 时左右转入自主控制飞行，14 时左右与“天宫一号”实施自动交会对接．典例解读典例解读考查角度考查角度 1：以神州飞船为背景的信息题：以神州飞船为背景的信息题 【【例例 3】3】2003 年 10 月 15 日 9 时整，我国“神舟”五号载人飞船发射成功，飞船绕地球 14 圈后，于 10 月 16 日 6 时 23 分安全返回．若把“神舟”五号载人飞船的绕地运行看作是在同一轨道上的匀速圆周运 动，已知地球半径为 R，地球表面重力加速度为 g． 设“神舟”五号载人飞船绕地球运行的周期为 T、地球表面的重力加速度为 g、地球半径为 R，用 T、g、R 能求出哪些与“神舟”五号载人飞船有关的物理量？分别写出计算这些物理量的表达式（不必代 入数据计算）． 审题：审题：根据万有引力提供向心力，以及匀速圆周运动的相关知识列方程求解．解析：解析： 对飞船,万有引力作为圆周运动的向心力 ②2 2)2(TmrrMmG在地球表面 ③ mgRMmG2可得“神舟”五号轨道半径（或轨道周长 ④3 2224gTRr l222gTR此外还可求得“神舟”五号载人飞船的运行频率 ⑤Tf1“神舟”五号载人飞船的运行角速度 ⑥T2“神舟”五号载人飞船的运行线速度 ⑦322 TgRv“神舟”五号载人飞船的运行向心加速度（加速度、轨道处重力加速度） ⑧3222 TgR Ta“神舟”五号载人飞船的离地面高度 ⑨RgTRh32224答案：见解析 举一反三：举一反三：3.3.2003 年 10 月 15 日，我国神舟五号载人飞船成功发射．标志着我国的航天事业发展到了很 高的水平．飞船在绕地球飞行的第 5 圈进行变轨，由原来的椭圆轨道变为距地面高度为 h 的圆形轨 道．已知地球半径为 R，地面处的重力加速度为 g.求：（1）飞船在上述圆轨道上运行的速度v；（2）飞船在上述圆轨道上运行的周期 T. 解析：解析：（1）设地球质量为 M，飞船质量为 m，圆轨道的半径为r由万有引力定律和牛顿第二定律 rmrMmG22在地面附近有 由已知条件 mgRMmG2hRr求出 hRgR 2 （2）由 求出 rT223)(2gRhRT答案：（答案：（1 1））；（2）hRgR 2 23)(2gRhRT知识点知识点 3 3：探索宇宙奥秘的先锋：探索宇宙奥秘的先锋————空间探测器空间探测器知识解读知识解读人类空间探测的足迹：1962 年美国发射：“水手 2 号”探测器——“金星”；1989 年美国发射：“伽利略号”探测器——“木星”；1997 年美国发射：“卡西尼号”探测器 ——“土星”；2003 年美国发射：“勇气号”和“机遇号”——“火星”．典例解读典例解读考查角度考查角度1：空间探测为背景的信息题：空间探测为背景的信息题【【例例 4】4】(双选)(2011·浙江高考)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 r1的圆轨道上运动，周期为 T1，总质量为 m1.随后登陆舱脱离飞船，变轨到离星球更近的半径为 r2的圆轨道上运动，此时登陆舱的质量为 m2，则( )A．X 星球的质量为 M＝4π2r3 1GT2 1B．X 星球表面的重力加速度为 gx＝4π2r1T2 1C．登陆舱在 r1与 r2轨道上运动时的速度大小之比为＝v1v2m1r2m2r1D．登陆舱在半径为 r2轨道上做圆周运动的周期为 T2＝T1r3 2r3 1审题：探测飞船和登陆舱绕 X 星球运行时，均是万有引力提供向心力．注意轨道半径 r1、r2与 X 星球半径不同．解析：飞船绕 X 星球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律知 G＝m，则 XMmr2 14π2r1T2 1星球质量 M＝，选项 A 正确．由 G＝m＝ma1，知 r1轨道处的向心加速度 a1＝＝，而4π2r3 1GT2 1Mmr2 14π2r1T2 14π2r1T2 1GMr2 1对绕 X 星球表面飞行的飞船有 G＝mgx(R 为 X 星球的半径)，则 gx＝G>a1＝＝，选项 B 错MmR2MR2GMr2 1。