7.4 宇宙航行導(dǎo)學(xué)案公開課

1、4宇宙航行導(dǎo)學(xué)案班級 姓名 學(xué)號【學(xué)習(xí)目標】.第一宇宙速度的推導(dǎo)過程。.能夠建立環(huán)繞速度與軌道半徑的關(guān)系。.能夠區(qū)分人造地球衛(wèi)星的運行速度和發(fā)射速度?！緦W(xué)習(xí)重點】1、第一宇宙速度的推導(dǎo)過程。2、環(huán)繞速度與軌道半徑的關(guān)系?！緦W(xué)習(xí)難點】：環(huán)繞速度、角速度、周期、向心加速度等與軌道半徑之間的關(guān)系。【課前預(yù)學(xué)案】.在平拋運動中，假設(shè)高度一定，平拋運動的初速度越大，其水平位移.行星做勻速圓周運動的向心力是由 提供的，它環(huán)繞太陽運行的速率v =3.假設(shè)衛(wèi)星受到的萬有引力小于它做圓周運動所需要的向心力，將做 運動；假設(shè)大于所需要的向心力，將做 運動.【預(yù)習(xí)自測】.人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，其速度是以

2、下的（）A. 一定等于7. 9 km/sB.等于或小于7. 9 km/sC. 一定大于7. 9 km/sD.介于7.91L2 km/s之間2.人造衛(wèi)星以地心為圓心，做勻速圓周運動，以下說法正確的選項是（）A.半徑越大，速度越小，周期越小B.半徑越大，速度越小，周期越大C.所有衛(wèi)星的速度均是相同的，與半徑無關(guān)D.所有衛(wèi)星的角速度均是相同的，與半徑無關(guān)3.關(guān)于第一宇宙的速度，下面說法正確的選項是（）A.它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度B.它是人造地球衛(wèi)星在近地圓軌道上的運行速度C.它是能使衛(wèi)星進入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度D.它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運動時近地點的速度【課中導(dǎo)學(xué)案】一、宇宙速度【思

3、考】拋出的石頭會落地，為什么衛(wèi)星、月球沒有落下來？.平拋物體的速度逐漸增大，物體的落地點如何變化？.速度到達一定值后，物體能否落回地面？假設(shè)不能，此速度必須滿足什么條件？.假設(shè)此速度再增大，又會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？.此拋出的物體速度增大何種程度才能繞地球做圓周運動？人造地球衛(wèi)星.概念當(dāng)物體的 足夠大時，它將會圍繞 旋轉(zhuǎn)而不再落回地面，成為一顆繞地球轉(zhuǎn)動的.原理：人造衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動的向心力等于地球?qū)λ?衛(wèi)星的V、3、T與運動半徑r的關(guān)系_ v=3 =T=二、三種宇宙速度的含義及推導(dǎo)第一宇宙速度問題情境.什么叫第一宇宙速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度？.請根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律，結(jié)合圓周運動的

4、有關(guān)知識推導(dǎo)第一宇宙速度.說明：第一宇宙速度是所有人造衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，但卻是發(fā)射人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度, 即人造衛(wèi)星的運行速度vW7.9 km/s.不同星體上的宇宙速度是不同的，以上給出的是地球上的宇宙速度，但在計算各星球的 第一宇宙速度時，公式v=、用都是適用的，只要將M、R改成該星球的對應(yīng)值即可.三、人造地球衛(wèi)星.人造衛(wèi)星的軌道衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動時由地球?qū)λ娜f有引力充當(dāng)向心 力，地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力指向地心.而做勻速圓周運動的物體的向 心力時刻指向它做圓周運動的圓心.因此衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動 的圓心必與地心重合，而這樣的軌道有多種，其中比擬特殊的有與赤道共面的赤道軌道和通過

5、兩極上空的極地軌道.當(dāng)然也應(yīng)存在著與赤道平面成某一角度的圓軌道，只要圓心在地心, 就可能是衛(wèi)星繞地球運行的軌道.如圖1所示.圖1總結(jié)：（1）人造衛(wèi)星離地面越高，即人造衛(wèi)星的軌道半徑越大，線速度、角速度和向心 加速度越小，而周期越大.（2）衛(wèi)星的線速度、角速度、周期、向心加速度跟衛(wèi)星的質(zhì)量無關(guān)，只與其運行半徑（或 距地高度）有關(guān).地球同步衛(wèi)星問題情境同步衛(wèi)星是相對于地面靜止的、和地球自轉(zhuǎn)具有相同的周期的衛(wèi)星，T = 24 h.同步衛(wèi) 星一定位于赤道上方距地面高h處，且h是一定的.同步衛(wèi)星也叫通訊衛(wèi)星.例題：設(shè)地球的質(zhì)量為衛(wèi)星的質(zhì)量為m,地球的半徑為R,衛(wèi)星離地面的高度為h, 請根據(jù)有關(guān)知識求同步

6、衛(wèi)星距地面的高度和環(huán)繞速度.（T=24 h = 86 400 s, g = 9. 8 m/s2, R = 6 400 km）【當(dāng)堂檢測】1.人造地球衛(wèi)星由于受大氣阻力，其軌道半徑逐漸減小，其相應(yīng)的線速度和周期的變化情況（）A.速度減小，周期增大 B.速度減小，周期減小C.速度增大，周期增大D.速度增大，周期減小【課后練學(xué)案】1.航天飛機繞地球做勻速圓周運動時，機上的物體處于失重狀態(tài)，是指這個物體（）A.不受地球的吸引力B.受到地球吸引力和向心力平衡C.受到地球的引力提供了物體做圓周運動的向心力D.對支持它的物體的壓力為零.關(guān)于宇宙速度，以下說法正確的選項是（）A.第一宇宙速度是能使人造地球衛(wèi)星

7、繞地球飛行的最小發(fā)射速度B.第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度C.第二宇宙速度是衛(wèi)星在橢圓軌道上運行時近地點的速度D.第三宇宙速度是發(fā)射人造地球衛(wèi)星的最小速度.假如一顆做圓周運動的人造地球衛(wèi)星的軌道半徑增大到原來的2倍，仍做圓周運動，那么A.根據(jù)公式v=3r,可知衛(wèi)星運動的線速度將增大到原來的2倍B.根據(jù)公式尸mV?/口可知衛(wèi)星所需的向心力將減小到原來的1/2C.根據(jù)公式XGMm/y,可知地球提供的向心力將減小到原來的1/4D.根據(jù)上述B和C中給出的公式，可知衛(wèi)星運動的線速度將減小到原來的、反/24.關(guān)于繞地球做勻速圓周運動的人造地球衛(wèi)星，以下判斷正確的選項是（）A.同一軌道上，質(zhì)

8、量大的衛(wèi)星線速度大B.同一軌道上，質(zhì)量大的衛(wèi)星向心加速度大C.離地面越近的衛(wèi)星線速度越大D.離地面越遠的衛(wèi)星線速度越大 TOC o 1-5 h z . 一人造地球衛(wèi)星的高度是地球半徑的15倍，試估算此衛(wèi)星的線速度.地球半徑 R=6400km（）A. 1. Okm / s B. 2. 0km / s C. 3. 0km / s D. 4. 0km / s.假設(shè)探月飛船繞月運行的圓形軌道半徑增大，那么飛船的（）A.線速度大小不變 B.線速度增大 C.周期不變D.周期增大.關(guān)于地球的第一宇宙速度，以下表述正確的選項是（）A.第一宇宙速度的大小為7.9km/s.假設(shè)火箭發(fā)射衛(wèi)星的速度大于第一宇宙速度，衛(wèi)星將脫離地球的吸引C.人造地球衛(wèi)星的環(huán)繞速度都大于第一宇宙速度D.第一宇宙速度跟地球的半徑無關(guān).關(guān)于繞地球做勻速圓周運動的人造地球衛(wèi)星，以下說法正確的選項是（）A.軌道半徑越大，速度越大B.軌道半徑越小，速度越大C.質(zhì)量越大，速度越大D.質(zhì)量越小，速度越大.關(guān)于地球同步衛(wèi)星的說法，正確的選項是（）A.它的周期與地球自轉(zhuǎn)同步，但高度和速度可以選擇B.它運行的速度一定大于第一宇宙速度C.我國發(fā)射的同步通訊衛(wèi)星定點在北