物理：6.5《宇宙航行》教學(xué)案(新人教版必修2)

1、6.5 宇宙航行一、學(xué)習(xí)目標1. 了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識2. 知道三個宇宙速度的含義，會推導(dǎo)第一宇宙速度。二、課前預(yù)習(xí)1、設(shè)天體A繞天體B做勻速圓周運動，則天體A的線速度、角速度、周期及加速度的大小分別由哪些量決定？ABCD2、請大家看下面的幾條衛(wèi)星軌道，試判斷哪幾條是可能的，哪幾條是不可能的？并總結(jié)衛(wèi)星軌道的特點。3、關(guān)于發(fā)射衛(wèi)星的問題，牛頓在思考萬有引力定律時就曾想過，從高山上水平拋出物體，速度一次比一次大，落地點也就一次比一次遠。如果速度足夠大，物體就不再落回地面，它將繞地球運動，成為人造地球衛(wèi)星。如圖。請你替牛頓算一算，需要多大的速度物體才能不落回地球，而是像衛(wèi)星一樣繞地球做勻速圓周運

2、動？4、為什么拋出速度小于/s時物體會落到地面上，而不會做勻速圓周運動呢？5、如果拋出速度大于/s呢？6、第一宇宙速度 ，第二宇宙速度（逃逸速度） ，第三宇宙速度 。當拋出速度v滿足/s<v</s時，物體將 ；當拋出速度v滿足/sv時，物體將 。7、大家可記得在別的什么地方我們也接觸到了/s這個速度??？請同學(xué)們好好回憶一下。8、通過剛才的計算我們知道/s的速度是衛(wèi)星在地球表面運動時的速度，即近地衛(wèi)星的速度。實際應(yīng)用中的近地衛(wèi)星在100200km的高度飛行，與地球半徑6400km相比，完全可以說是在“地面附近”飛行，可以用地球半徑R代表衛(wèi)星到地心的距離r即軌道半徑。9、比近地軌道外層

3、軌道上的衛(wèi)星的線速度與/s相比是大還是小呢？10、發(fā)射速度： ；運動速度（環(huán)繞速度） 。11、第一宇宙速度是 （“最大”或“最小”）的環(huán)繞速度，同時也是 的發(fā)射速度。123412、如右圖，四顆均繞地球做勻速圓周運動，方向為逆時針方向。如果衛(wèi)星3想追上衛(wèi)星1，應(yīng)該如何操作？假設(shè)某衛(wèi)星正在地面附近繞地球做勻速圓周運動，速度是/s?，F(xiàn)要想該衛(wèi)星進入外層軌道，如何操作？13、什么是同步衛(wèi)星？同步衛(wèi)星有哪些特點？ 三、經(jīng)典例題1234例1、如圖所示，試比較四顆衛(wèi)星的線速度、角速度、周期及加速度的大小關(guān)系。例2、假設(shè)地球質(zhì)量不變，而地球半徑增大到原來的2倍，那么從地球發(fā)射人造衛(wèi)星的第一宇宙速度為原來的（

4、）倍A. B. C. D.2例3、兩顆人造衛(wèi)星A、B繞地球做圓周運動，周期之比為 =18，則軌道把軌道半徑之比和運行速度之比分別為( ) A. = 41 = 12 B. = 41 = 21 C. = 14 = 12 D. = 14 = 21 例4、地球同步衛(wèi)星到地心的距離r可由求出，已知式中a的單位是m，b的單位是s，c的單位是m/s2，則： （ ）Aa是地球半徑，b是地球自轉(zhuǎn)的周期，C是地球表面處的重力加速度；Ba是地球半徑。b是同步衛(wèi)星繞地心運動的周期，C是同步衛(wèi)星的加速度；Ca是赤道周長，b是地球自轉(zhuǎn)周期，C是同步衛(wèi)星的加速度Da是地球半徑，b是同步衛(wèi)星繞地心運動的周期，C是地球表面處的

5、重力加速度。四、鞏固練習(xí)1、假定宇宙空間站繞地球做勻速圓周運動，則在空間站上，下列實驗不能做成的是：（ ）A、天平稱物體的質(zhì)量B、用彈簧秤測物體的重量C、用測力計測力D、用水銀氣壓計測飛船上密閉倉內(nèi)的氣體壓強2、月球的質(zhì)量約為地球的1/81，半徑約為地球半徑的1/4，地球上第一宇宙速度約為/s,則月球上第一宇宙速度為多少？3、人造地球衛(wèi)星與地面的距離為地球半徑的1.5倍，衛(wèi)星正以角速度做勻速圓周運動，地面的重力加速度為，、 、這三個物理量之間的關(guān)系是（ ）： ： ： ：4、發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓形軌道1運行，然后點火，使其沿橢圓軌道2運行，最后再次點火，將衛(wèi)星送入同步圓形軌道3運行。設(shè)軌道1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點，則衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時，比較衛(wèi)星經(jīng)過軌道1、2上的Q點的加速度的大??；以及衛(wèi)星經(jīng)過軌道2、3上