《宇宙航行》導(dǎo)學(xué)案

1、【導(dǎo)學(xué)案參】學(xué)校臨淸一中學(xué)科物理編寫人土福清審稿人馬洪學(xué)6. 6宇宙航行導(dǎo)學(xué)案課前預(yù)習(xí)學(xué)案一、預(yù)習(xí)目標(biāo)：預(yù)習(xí)人造衛(wèi)星的發(fā)射、第一宇宙速度的計(jì)算。二、預(yù)習(xí)內(nèi)容1、發(fā)射人遺地球衛(wèi)星的最初構(gòu)想是什么？2、第一宇宙速度的訃算方法有幾種？3、你對(duì)我國(guó)的航空航天知識(shí)了解多少？課內(nèi)探究學(xué)案一、學(xué)習(xí)目標(biāo)(1) 知道人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行原理，會(huì)運(yùn)用萬(wàn)有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)公式分析解答有關(guān) 衛(wèi)星 運(yùn)行的原因：(2) 掌握三個(gè)宇宙速度，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度：(3) 簡(jiǎn)單了解航天發(fā)展史。(4) 能用所學(xué)知識(shí)求解衛(wèi)星基木問(wèn)題。學(xué)習(xí)重難點(diǎn)：(1) 第一宇宙速度的推導(dǎo)：(2) 人造衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)的環(huán)行速度與衛(wèi)星發(fā)射速度的區(qū)別：二、學(xué)習(xí)

2、過(guò)程1、拋物演示實(shí)驗(yàn)：學(xué)生觀察落地點(diǎn)的變化，落地點(diǎn)為什么會(huì)變化？2、牛頓的思考與設(shè)想：3、問(wèn)題的提出：人造衛(wèi)星為什么不掉下來(lái)，人造衛(wèi)星的線速度有多大。三、方法步驟：學(xué)生活動(dòng)：分組討論，得出結(jié)論。1、由于月球在繞地球沿近似圓周的軌道運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)月球受到的地球的引力(即重力)，用來(lái)充當(dāng)繞地運(yùn)轉(zhuǎn)的向心力，故而月球并不會(huì)落到地而上來(lái)。2、由平拋物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律知：聯(lián)立、可得:即物體飛行的水平距離和初速度巾及豎直高度h有關(guān)，在豎直高度相同的情況下,水平距離的大小只與初速度巾有關(guān)，水平初速度越大，飛行的越遠(yuǎn)。3、當(dāng)平拋的水平初速度足夠大時(shí)，物體飛行的距離也很大，由于地球是一圓球體，故物體將不能再落回地而，而成

3、為一顆繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的衛(wèi)星。學(xué)生活動(dòng)：閱讀課文，找出柑應(yīng)答案。Mtn ,1、衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)的動(dòng)力學(xué)方程是:C二/ r2、向高軌逍發(fā)射衛(wèi)星時(shí)，火箭須克服地球?qū)λ囊Χ龈嗟墓?，?duì)火箭的要求更高一些，所以比較困難。3、人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所必須具有的速度叫第一宇宙速度。人造衛(wèi)星繞地球做橢圓軌逍運(yùn)動(dòng)時(shí)所具有的最大運(yùn)轉(zhuǎn)速度叫第二宇宙速度。人造衛(wèi)星掙脫太陽(yáng)引力的束縛.飛到太陽(yáng)系以外的宇宙中去時(shí)，所必須具有的速度 叫第三宇宙速度。例題1“20XX年10月15 0 9時(shí)，我國(guó)神舟五號(hào)宇宙飛船在灑泉衛(wèi)星發(fā)射中心 成功發(fā)射，把我國(guó)第一位航天員楊利偉送入太空。飛船繞地球飛

4、行14圈后，于 10月16 0 6時(shí)23分安全降落在內(nèi)蒙古主著陸場(chǎng)?！备鶕?jù)以上消 息，近似地 把飛船從發(fā)射到降落的全部運(yùn)動(dòng)看作繞地球的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，試估算神舟五號(hào)繞 地球飛行時(shí)距地面的高度(己知地球的質(zhì)量為M -6. 0X10= Kg,地球的半徑R 二6. 4Xl(TKm)(6700Km)例題2金星的半徑是地球的0. 95倍，質(zhì)S是地球的0. 82倍，金星表而的自由落體 加速度是多大？金星的第一宇宙速度是多大？(&9m/s2 ； 7, 34Km/s)(四)當(dāng)堂檢測(cè)1、關(guān)于宇宙速度，下列說(shuō)法正確的是()A. 第一宇宙速度是能使人造地球衛(wèi)星飛行的最小發(fā)射速度B. 第一宇宙速度使人造地球衛(wèi)星繞地球飛

5、行的最小速度C. 第二宇宙速度使衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)的最大速度D. 第三宇宙速度時(shí)發(fā)射人造地球衛(wèi)星的最小速度2、將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1 （如圖所示，然后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步軌道3。軌逍1、2相切于Q點(diǎn)，2、3相切于P點(diǎn)，則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí)，以下說(shuō)法正確的是：A. 衛(wèi)星在軌逍3上的速率大于軌道1上的速率。B. 衛(wèi)星在軌逍3上的角速度大于在軌道1上的角速度。C. 衛(wèi)星在軌道上經(jīng)過(guò)0點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在軌逍2上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度。D 衛(wèi)星在軌逍2上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的加速度等于它在軌逍3上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度。五、課后練習(xí)與提高1利用下列哪組數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出地球質(zhì)量：（）A. 己知

6、地球半徑和地而重力加速度B. 己知衛(wèi)星繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑和周期C. 己知月球繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期和月球質(zhì)量D. 己知同步衛(wèi)星離地而高度和地球自轉(zhuǎn)周期2. “探路考”號(hào)宇宙飛船在宇宙深處飛行過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)A、B兩顆天體各有一顆靠近表而飛行 的衛(wèi)星，并測(cè)得兩顆衛(wèi)星的周期相等，以下判斷錯(cuò)誤的是A. 天體A、B表而的重力加速度與它們的半徑成正比B. 兩顆衛(wèi)星的線速度一立相等C. 天體A、B的質(zhì)量可能相等D. 天體A、B的密度一左相等3. 己知某天體的第一宇宙速度為8 km/s,則高度為該天體半徑的宇宙飛船的運(yùn)行速度為A. 2 V? kni/sB 4kni/sC. 4 近 km/sD 8

7、 km/s4. 20XX年12月30日凌晨，我國(guó)的“神舟”四號(hào)飛船在酒泉載人航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射升 空，按預(yù) 立計(jì)劃在太空飛行了 6天零18個(gè)小時(shí)，環(huán)繞地球108圈后，在內(nèi)蒙古中部地區(qū)準(zhǔn)確著陸，圓滿完成 了空間科學(xué)和技術(shù)試驗(yàn)任務(wù)，為最終實(shí)現(xiàn)載人飛行奠宦了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ).若地球的質(zhì)量、半徑和引力常量G 均己知，根據(jù)以上數(shù)據(jù)可估算出“神舟”四號(hào)飛船的A離地高度B.環(huán)繞速度C.發(fā)射速度D.所受的向心力5. （1998年全國(guó)卷）宇航員站在某一星球表而上的某高處，沿水平方向拋出一小球。經(jīng)過(guò)時(shí) 間f,小球落到星球表而，測(cè)得拋出點(diǎn)與落地點(diǎn)之間的距離為若拋岀時(shí)的初速度增大到2倍，則拋岀 點(diǎn)與落地點(diǎn)之間的距離為J己知兩落地

8、點(diǎn)在同一水平而上，該星球的半徑為R,萬(wàn)有引力常數(shù)為G。 求該星球的質(zhì)呈6. （20XX年全國(guó)理綜第23題，16分）在勇氣號(hào)火星探測(cè)器著陸的最后階段，著陸器降落到 火星表面上，再經(jīng)過(guò)多次彈跳才停下來(lái)。假設(shè)著陸器第一次落到火星表而彈起后，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)高度 為方，速度方向是水平的，速度大小為巾，求它第二次落到火星表而時(shí)速度的大小，計(jì)算時(shí)不計(jì)火星大 氣阻力。己知火星的一個(gè)衛(wèi)星的圓軌逍的半徑為八周期為幾火星可視為半徑為e的均勻球體。參考答案：1. A B 2 B 3. C 4. AB5. 解析：設(shè)拋出點(diǎn)的高度為h,第一次平拋的水平射程為X,則有（1）由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得知，當(dāng)初速度增大到2倍，貝水平射程也

9、增大到2 “可得(2v)一+/r二(/3L)一設(shè)該星球上的重力加速度必由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得壯列2由萬(wàn)有引城律與牛頓第二迫律得鄂（式中，為小球的質(zhì)量）V5）聯(lián)立以上各式得:,&$羽LR?遍點(diǎn)評(píng)：顯然，在木題的求解過(guò)程中必須將自己置身于該星球上，苴實(shí)最簡(jiǎn)單的辦法是 把地球當(dāng) 作該星球是很容易身臨其境的了。6. 以Q表示火星表面附近的重力加速度，M表示火星的質(zhì)量，用表示火星的衛(wèi)星的質(zhì)量，掰表 示火星表而出某-物體的質(zhì)量，由萬(wàn)有引力世律和牛頓第二泄律，有G蟬訥討r I設(shè)y表示著陸器第二次落到火星表而時(shí)的速度，它的豎宜分量為刃，水平分量仍為V0,有葉二2曲由以上齊式解得閱讀資料從1970年4月24日我國(guó)成

10、功發(fā)射第一顆衛(wèi)星到20XX年10月，我國(guó)已成功發(fā)射了近百顆國(guó) 產(chǎn)衛(wèi)星、6艘飛船、27顆國(guó)外衛(wèi)星。具體如下：中國(guó)共發(fā)射了三代通信衛(wèi)星。第一代通信衛(wèi)星是1984年發(fā)射的2顆通信衛(wèi)星和1986年2月1 日發(fā)射的東方紅二號(hào)實(shí)用型通信廣播衛(wèi)星。第二代通借衛(wèi)星是1988年3月7日、1988年12月22日、1990年2月4日和1991年11月28日發(fā)射的載有4臺(tái)C波段轉(zhuǎn)發(fā)器的東 方紅二號(hào)甲通信衛(wèi)星。第三代通信衛(wèi)星是1997年5月12日發(fā)射的東方紅三號(hào)地球 靜止軌逍通信衛(wèi) 星中國(guó)共發(fā)射了三代通信衛(wèi)星。第一代通信衛(wèi)星是1984年發(fā)対的2顆通信衛(wèi)星和1986年2月1日發(fā)射的東方紅二號(hào)實(shí)用型通信廣播衛(wèi)星。第二代通信

11、衛(wèi)星是1988年3月7日、1988年12月22日、1990年2月4日和1991年11月28日發(fā)射的載有4臺(tái)C波段轉(zhuǎn)發(fā)器的東方紅二號(hào)甲通信衛(wèi)星。第三代通信衛(wèi)星是1997年5月12日發(fā)射的東方紅三號(hào)地球 靜止軌逍 通涪衛(wèi)星1 我國(guó)第一顆通信衛(wèi)星是1984年1月29日發(fā)射的，它取得了部分成功。這是一顆試驗(yàn)通信 衛(wèi)星2 我國(guó)已經(jīng)發(fā)射風(fēng)云氣象衛(wèi)星系列包括風(fēng)云一號(hào)太陽(yáng)同步軌逍氣象衛(wèi)星和風(fēng)云二號(hào)地球靜止軌 逍氣象衛(wèi)星兩大類。風(fēng)云一號(hào)和風(fēng)云二號(hào)分別進(jìn)行過(guò)4次和3次發(fā)射，在國(guó)天氣預(yù)報(bào)和氣彖研尢方 而發(fā)揮了重要作用。3我國(guó)己經(jīng)發(fā)射的空間物理探測(cè)衛(wèi)星，主要是實(shí)踐衛(wèi)星系列。1971年3月3日成功發(fā)肘了實(shí)踐一號(hào)衛(wèi)星。1981年9月20日一箭三星成功發(fā)射了實(shí)踐二號(hào).實(shí)踐二號(hào)A和實(shí)踐二號(hào)Bo 1994年2月8日成功發(fā)射了實(shí)踐四號(hào)衛(wèi)星。4我國(guó)的實(shí)踐科學(xué)探測(cè)衛(wèi)星共發(fā)射了八顆衛(wèi)星，分別是：