《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、你對我國的航空航天知識了解多少？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)星的運行原理，會運用萬有引力定律和圓周運動公式分析解答有關(guān) 衛(wèi)星 運行的原因：(2) 掌握三個宇宙速度，會推導(dǎo)第一宇宙速度：(3) 簡單了解航天發(fā)展史。(4) 能用所學(xué)知識求解衛(wèi)星基木問題。學(xué)習(xí)重難點：(1) 第一宇宙速度的推導(dǎo)：(2) 人造衛(wèi)星運轉(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、過程1、拋物演示實驗：學(xué)生觀察落地點的變化，落地點為什么會變化？2、牛頓的思考與設(shè)想：3、問題的提出：人造衛(wèi)星為什么不掉下來，人造衛(wèi)星的線速度有多大。三、方法步驟：學(xué)生活動：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轉(zhuǎn)，此時月球受到的地球的引力(即重力)，用來充當(dāng)繞地運轉(zhuǎn)的向心力，故而月球并不會落到地而上來。2、由平拋物體的運動規(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。3、當(dāng)平拋的水平初速度足夠大時，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、為一顆繞地球運轉(zhuǎn)的衛(wèi)星。學(xué)生活動：閱讀課文，找出柑應(yīng)答案。Mtn ,1、衛(wèi)星繞地球運轉(zhuǎn)時做勻速圓周運動，此時的動力學(xué)方程是:C二/ r2、向高軌逍發(fā)射衛(wèi)星時，火箭須克服地球?qū)λ囊Χ龈嗟墓Γ瑢鸺囊蟾咭恍?，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動時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動時所具有的最大運轉(zhuǎn)速度叫第二宇宙速度。人造衛(wèi)星掙脫太陽引力的束縛.飛到太陽系以外的宇宙中去時，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，我國神舟五號宇宙飛船在灑泉衛(wèi)星發(fā)射中心 成功發(fā)射，把我國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23分安全降落在內(nèi)蒙古主著陸場?！备鶕?jù)以上消 息，近似地 把飛船從發(fā)射到降落的全部運動看作繞地球的勻速圓周運動，試估算神舟五號繞 地球飛行時距地面的高度(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1、關(guān)于宇宙速度，下列說法正確的是()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)星在橢圓軌道上運行時的最大速度D. 第三宇宙速度時發(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，然后再次點火，將衛(wèi)星送入同步軌道3。軌逍1、2相切于Q點，2、3相切于P點，則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時，以下說法正確的是：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0點時的加速度大于它在軌逍2上經(jīng)過Q點時的加速度。D 衛(wèi)星在軌逍2上經(jīng)過P點的加速度等于它在軌逍3上經(jīng)過P點時的加速度。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動的軌道半徑和周期C. 己知月球繞地球作勻速圓周運動的周期和月球質(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”號宇宙飛船在宇宙深處飛行過程中，發(fā)現(xiàn)A、B兩顆天體各有一顆靠近表而飛行 的衛(wèi)星，并測得兩顆衛(wèi)星的周期相等，以下判斷錯誤的是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，我國的“神舟”四號飛船在酒泉載人航天發(fā)射場發(fā)射升 空，按預(yù) 立計劃在太空飛行了 6天零18個小時，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)試驗任務(wù)，為最終實現(xiàn)載人飛行奠宦了堅實基礎(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)過時 間f,小球落到星球表而，測得拋出點與落地點之間的距離為若拋岀時的初速度增大到2倍，則拋岀 點與落地點之間的距離為J己知兩落地

8、點在同一水平而上，該星球的半徑為R,萬有引力常數(shù)為G。 求該星球的質(zhì)呈6. （20XX年全國理綜第23題，16分）在勇氣號火星探測器著陸的最后階段，著陸器降落到 火星表面上，再經(jīng)過多次彈跳才停下來。假設(shè)著陸器第一次落到火星表而彈起后，到達最高點時高度 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速度的大小，計算時不計火星大 氣阻力。己知火星的一個衛(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)拋出點的高度為h,第一次平拋的水平射程為X,則有（1）由平拋運動的規(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動的規(guī)律得壯列2由萬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?遍點評：顯然，在木題的求解過程中必須將自己置身于該星球上，苴實最簡單的辦法是 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日我國成

10、功發(fā)射第一顆衛(wèi)星到20XX年10月，我國已成功發(fā)射了近百顆國 產(chǎn)衛(wèi)星、6艘飛船、27顆國外衛(wèi)星。具體如下：中國共發(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)射的東方紅二號實用型通信廣播衛(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C波段轉(zhuǎn)發(fā)器的東 方紅二號甲通信衛(wèi)星。第三代通信衛(wèi)星是1997年5月12日發(fā)射的東方紅三號地球 靜止軌逍通信衛(wèi) 星中國共發(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)射的東方紅二號實用型通信廣播衛(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C波段轉(zhuǎn)發(fā)器的東方紅二號甲通信衛(wèi)星。第三代通信衛(wèi)星是1997年5月12日發(fā)射的東方紅三號地球 靜止軌逍 通涪衛(wèi)星1 我國第一顆通信衛(wèi)星是1984年1月29日發(fā)射的，它取得了部分成功。這是一顆試驗通信 衛(wèi)星2 我國已經(jīng)發(fā)射風(fēng)云氣象衛(wèi)星系列包括風(fēng)云一號太陽同步軌逍氣象衛(wèi)星和風(fēng)云二號地球靜止軌 逍氣象衛(wèi)星兩大類。風(fēng)云一號和風(fēng)云二號分別進行過4次和3次發(fā)射，在國天氣預(yù)報和氣彖研尢方 而發(fā)揮了重要作用。3我國己經(jīng)發(fā)射的空間物理探測衛(wèi)星，主要是實踐衛(wèi)星系列。1971年3月3日成功發(fā)肘了實踐一號衛(wèi)星。1981年9月20日一箭三星成功發(fā)射了實踐二號.實踐二號A和實踐二號Bo 1994年2月8日成功發(fā)射了實踐四號衛(wèi)星。4我國的實踐科學(xué)探測衛(wèi)星共發(fā)射了八顆衛(wèi)星，分別是：