宇宙航行導(dǎo)學(xué)案

1、高一物理必修二導(dǎo)學(xué)案 姓名：卞秀穎課 題第五節(jié) 宇宙航行課 時(shí) 1學(xué)習(xí)目標(biāo)1.會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度；2.了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識(shí)，知道近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星的特點(diǎn)；3 培養(yǎng)學(xué)生探究問(wèn)題的熱情，樂(lè)于學(xué)習(xí)的品質(zhì)重點(diǎn)難點(diǎn)學(xué)習(xí)重點(diǎn)：第一宇宙速度的推導(dǎo)過(guò)程和方法，了解第一宇宙速度的應(yīng)用。學(xué)習(xí)難點(diǎn)：1、人造地球衛(wèi)星的發(fā)射速度與運(yùn)行速度的區(qū)別。2、掌握有關(guān)人造衛(wèi)星計(jì)算及計(jì)算過(guò)程中的一些代換。學(xué)習(xí)流程課題引入：牛頓關(guān)于發(fā)射人造地球衛(wèi)星的構(gòu)想：地球?qū)χ車奈矬w有 的作用，因而拋出的物體要 。但是拋出的初速度越大，物體就會(huì)飛得越 。當(dāng)速度足夠大時(shí)，物體就不會(huì)落回地面，將圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，成為一

2、顆繞地球運(yùn)動(dòng)的 。學(xué)：一、人造地球衛(wèi)星的發(fā)射與運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律1、人造地球衛(wèi)星的線速度跟半徑是什么關(guān)系？衛(wèi)星的線速度什么時(shí)候最大？衛(wèi)星的周期跟半徑是什么關(guān)系？衛(wèi)星的周期什么時(shí)候最??？（1）人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則萬(wàn)有引力提供向心力，即：F萬(wàn)=F向，公式為：_=ma=_=_ _=_ _;a=_ _,可見(jiàn)隨著軌道半徑增大，衛(wèi)星的向心加速度減小，向心力減??；w=_ _,隨著軌道半徑的增大，衛(wèi)星的角速度 ；T=_ _,隨著軌道半徑的增大，衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的周期 ，近地衛(wèi)星的周期約為84.6min，其他衛(wèi)星的周期都大于這個(gè)數(shù)值；v=_ _,隨著軌道半徑的增大，衛(wèi)星線速度 ；近地衛(wèi)星：軌道半徑等于地球的半徑

3、，它的運(yùn)行速度是_,也是衛(wèi)星的_ _環(huán)繞速度。二、宇宙速度：1. 第一宇宙速度:物體在地面附近繞地球做 的速度，叫做第一宇宙速度。說(shuō)一說(shuō)：在地面附近將物體以一定的水平速度發(fā)射出去，如果速度 ，物體不再在落回地球表面，而是剛好在地球表面附近圍繞地球做 運(yùn)動(dòng)，成為地球的 ，這時(shí)的發(fā)射速度就叫做第一宇宙速度。第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星的最 發(fā)射速度，也是衛(wèi)星在地球表面附近圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)行速度，是人造地球衛(wèi)星的最 運(yùn)行速度。試一試：設(shè)地球的質(zhì)量為M，人造地球衛(wèi)星的質(zhì)量為m、運(yùn)行速度為v、它到地心的距離為r，衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由 提供，即 ，則v= 。當(dāng)衛(wèi)星在地球表面附近運(yùn)動(dòng)時(shí)，它到

4、地心的距離可以看作地球的半徑R=6400Km，則v= km/s。想一想：有沒(méi)有其它方法推導(dǎo)地球的第一宇宙速度？2. 第二宇宙速度:在地面附近發(fā)射物體，當(dāng)物體的速度等于或大于 km/s，它就會(huì)克服 的引力，永遠(yuǎn)離開(kāi)地球，成為太陽(yáng)的人造行星，這時(shí)的發(fā)射速度就叫做第二宇宙速度。思考與討論：在地面附近發(fā)射物體，如果發(fā)射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，它繞地球運(yùn)行的軌跡是 。3. 第三宇宙速度:在地面附近發(fā)射物體，當(dāng)物體的速度等于或大于 km/s，它就會(huì)掙脫 的束縛，飛到太陽(yáng)系以外，成為人造小恒星，這時(shí)的發(fā)射速度就叫做第三宇宙速度。三、夢(mèng)想成真：1957年10月4日，世界上第一顆人造地球

5、衛(wèi)星在 發(fā)射成功，衛(wèi)星質(zhì)量83.6kg，衛(wèi)星繞地球運(yùn)行周期 。1962年4月12日，蘇聯(lián)人 成為第一個(gè)乘載人飛船進(jìn)入太空的人。1969年7月20日，人類成功登上月球。2003年10月15日，我國(guó)成功發(fā)射神航五號(hào)載人飛船，把中國(guó)第一位航天員 送入太空。思：1、同步衛(wèi)星：什么是地球同步衛(wèi)星？地球同步衛(wèi)星有哪些特點(diǎn)？周期_地球自轉(zhuǎn)周期；T=24h;角速度_地球自轉(zhuǎn)角速度；提示：嫩江縣上空是否有同步衛(wèi)星？為什么？ 各個(gè)國(guó)家發(fā)射的同步衛(wèi)星距離地面高度是否相同？為什么？ 同步衛(wèi)星是否會(huì)發(fā)生碰撞？為什么？總結(jié)：同步衛(wèi)星的特點(diǎn)：2.1957年10月，原蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星，衛(wèi)星重83.6kg，每96mi

6、n繞地球飛行一圈，請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)所學(xué)知識(shí)計(jì)算這顆衛(wèi)星的軌道半徑是多少？衛(wèi)星距地面的高度是多少？衛(wèi)星的線速度是多少？（地球半徑R=6400km）用:1關(guān)于第一宇宙速度，下面說(shuō)法中正確的是（ ）A它是人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的最小速度B它是人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的最大速度C它是近地圓形軌道上人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行速度D它是能使衛(wèi)星進(jìn)人近地圓形軌道的最小發(fā)射速度2據(jù)報(bào)道，“嫦娥一號(hào)”和“嫦娥二號(hào)”繞月飛行器的圓形軌道距月球表面分別約為200Km和100Km，運(yùn)動(dòng)速率分別為v1和v2，那么v1和v2的比值為（月球半徑取1700Km）（ ）A B C D3關(guān)于地球同步衛(wèi)星，下列說(shuō)法中正確的是（ ）A它的速度小于7.9k

7、m/sB它的速度大于7.9km/sC它的周期是24h,且軌道平面與赤道平面重合D每一個(gè)地球同步衛(wèi)星離開(kāi)地面的高度是一樣的4在地球（看作質(zhì)量均勻分布的球體）上空有許多同步衛(wèi)星，下面說(shuō)法中正確的是（ ）A它們的質(zhì)量可能不同 B它們的速率可能不同C它們的向心加速度大小可能不同 D它們離地面的距離可能不同5已知地球半徑為R，地球表面重力加速度為g，不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響。（1）推導(dǎo)第一宇宙速度v1的表達(dá)式；（2）若衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行軌道距離地面高度為h，求衛(wèi)星的運(yùn)行周期T。61970年4月25日18點(diǎn)，新華社授權(quán)向全世界宣布：1970年4月24日，中國(guó)成功地發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星，衛(wèi)星向全世界播送“東方紅”樂(lè)曲。已知衛(wèi)星繞地球一圈所用時(shí)間T=114分鐘，地球半徑R=6400km，地球質(zhì)量M=6×1024