安徽省長(zhǎng)豐縣高中物理第六章萬(wàn)有引力與航天6.5宇宙航行教案2教案

項(xiàng)課題教學(xué)目標(biāo)教學(xué)重、難點(diǎn)教學(xué)準(zhǔn)備教學(xué)過(guò)程

6.5宇宙航內(nèi)6.5宇宙行、知與能（）解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識(shí)；（）道三個(gè)宇宙速度的含義，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度。、過(guò)與法通過(guò)用萬(wàn)有引力定律推導(dǎo)第一宇宙速度，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力。、情、度價(jià)觀（）過(guò)介紹我國(guó)在衛(wèi)星發(fā)射方面的情況．激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情；（）知人類(lèi)探索宇宙的夢(mèng)想．促使學(xué)生樹(shù)立獻(xiàn)身科學(xué)的人生價(jià)值觀。教重：一宇宙速度的推導(dǎo)。教難：行速率與軌道半徑之間的關(guān)。掛圖、多媒體課件（）入課1957年前聯(lián)發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星，開(kāi)創(chuàng)了人類(lèi)航天時(shí)代的新紀(jì)元。我國(guó)在70年代射第一顆衛(wèi)星以來(lái)，相繼發(fā)射了多顆不同種類(lèi)的衛(wèi)星，掌握了衛(wèi)星回收技術(shù)和“一箭多星”技術(shù)，99年射了“舟”號(hào)試驗(yàn)飛船。這節(jié)課，我們要學(xué)習(xí)有關(guān)人造地球衛(wèi)星的知識(shí)。（）行課、牛的想（）頓人衛(wèi)原的繪設(shè)想在高山上有一門(mén)大炮，水平發(fā)射炮彈，初速度越大，

修改與創(chuàng)新1

水平射程就越大，可以想象當(dāng)初速度足夠大時(shí)，這顆炮彈將不會(huì)落到地面，將和月球一樣成為地球的一顆衛(wèi)星。（）造星地運(yùn)的力原。人造衛(wèi)星在繞地球運(yùn)行時(shí)，只受到地球?qū)λ娜f(wàn)有引力作用，人造衛(wèi)星作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由萬(wàn)有引力提供。（）造星運(yùn)速。設(shè)地球質(zhì)量為M，衛(wèi)星質(zhì)量為m，道半徑為r，于萬(wàn)有引力提供向心力，則

2r2r

，∴

v

GMr

，可見(jiàn)：高軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星，線速度小。提出問(wèn)題：角速度和周期與軌道半徑的關(guān)系呢？vGMrr

，

2r3可見(jiàn)：高軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星，角速度小，周期長(zhǎng)。引入：高軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星速度小，是否發(fā)射也容易呢？這就需要看衛(wèi)星的發(fā)射速度，而不是運(yùn)行速度。、宇速（）一宙度推：題：牛頓實(shí)驗(yàn)中，炮彈至少要以多大的速度發(fā)射，才能在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)？地球半徑為6370km。分：地面附近繞地球運(yùn)行，軌道半徑即為地球半徑。由萬(wàn)有引力提供向心力

V2m得R

GM

又∵

mg

MmR

∴

7.9km結(jié)：果發(fā)射速度小于7.9km/s，彈將落到地面，不能成為一顆衛(wèi)星發(fā)速度等于7.9km/s它將在地面附近作勻2

速圓周運(yùn)動(dòng)；要發(fā)射一顆半徑大于地球半徑的人造衛(wèi)星，發(fā)射速度必須大于7.9km/s可向軌道發(fā)射衛(wèi)星比向低軌道發(fā)射衛(wèi)星要困難。意：一宇宙速度是人造衛(wèi)星在地面附近環(huán)繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速度，所以也稱(chēng)為環(huán)繞速度。（）二宙度大

v/s

。意：衛(wèi)星掙脫地球的束縛，成為繞太陽(yáng)運(yùn)行的人造行星的最小發(fā)射速度，也稱(chēng)為脫離速度。注：射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的軌跡為橢圓；等于或大于11.2km/s時(shí)，衛(wèi)星就會(huì)脫離地球的引力，不再繞地球運(yùn)行。（）三宙度大：

v/

。意：衛(wèi)星掙脫太陽(yáng)引力束縛的最小發(fā)射速度，也稱(chēng)為逃逸速度。注：射速度大于11.2km/s，而小于，星繞太陽(yáng)作橢圓運(yùn)動(dòng)，成為一顆人造行星。如果發(fā)射速度大于等于16.7km/s，衛(wèi)星將掙脫太陽(yáng)引力束縛，飛到太陽(yáng)系以外的空間。、人衛(wèi)的射度運(yùn)速（）射度發(fā)射速度是指衛(wèi)星在地面附近離開(kāi)發(fā)射裝置的初速度，一旦發(fā)射后再無(wú)能量補(bǔ)充，要發(fā)射一顆人造地球衛(wèi)星，發(fā)射速度不能小于第一宇宙速度。（）行度運(yùn)行速度指衛(wèi)星在進(jìn)入運(yùn)行軌道后繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度。當(dāng)衛(wèi)星“貼著”地面飛行時(shí)，運(yùn)行速度等于第一宇宙速度，當(dāng)衛(wèi)星的軌道半徑大于地球半徑時(shí)，運(yùn)行速度小于第一宇宙速度。（）步星3

所謂同步衛(wèi)星，是相對(duì)于地面靜止的，和地球具有相同周期的衛(wèi)星T=24h，步衛(wèi)星須位于赤道上方距地面高處，并且h是定的。同步衛(wèi)星叫通訊衛(wèi)星。由

Mmm()2(R)()

得：h=

GMT

（為球自轉(zhuǎn)周期MR分為地球的質(zhì)量，半徑數(shù)值得h=

3.6

m

。例分例1有兩顆造衛(wèi)星，都繞地球做勻速圓周運(yùn)行，已知它們的軌道半徑之比r：r＝41求這衛(wèi)星的線速度之比）角速度之比）周之比）向加速度之比？解1由

2r2r

得

v

GMr

，所以

v:12（

Mmr2

r

GM得以r

:1:812（）

2

得

:8:11（）

Mmr

得a:a1例2：球半徑為6400km在貼近地表附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星速度為7.9×m/s則周期為多大？估算地球的平均密度。解1

T

v

R

；（

2

）

由

RRT

，

得；

43

3m

思考：能否發(fā)射一顆周期為80min的造地球衛(wèi)星？4

夢(mèng)成師：探索宇宙的奧秘，奔向廣闊而遙遠(yuǎn)的太空，是人類(lèi)自古以來(lái)的夢(mèng)想么想成真嗎？請(qǐng)同學(xué)們閱讀教夢(mèng)想成真”部分。生1957年10月4日世上一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功。1961年4月12日蘇聯(lián)空軍少加加林進(jìn)入“東方一號(hào)”載人飛船，火箭點(diǎn)火起飛繞地球飛行一圈，歷108min，然后重返大氣層，安全降落在地面上，鑄就了人類(lèi)進(jìn)入太空的豐碑。1969年7月16日9時(shí)32分波11號(hào)”成功登臨月球，蛾人航天技術(shù)迅速發(fā)展。1992年中國(guó)載人航天工程正啟動(dòng)2003年10月日9時(shí)我國(guó)“神舟”五號(hào)宇飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，把中國(guó)第一位航天員楊利偉送人太空，飛船繞地球飛行14圈后，于10月日6時(shí)23分安全降落在內(nèi)蒙古主著陸場(chǎng)。這次成功發(fā)射實(shí)現(xiàn)了中華民族千年的飛天夢(mèng)想，標(biāo)志著中國(guó)成為世界上第三個(gè)能夠獨(dú)立開(kāi)展載人航天活動(dòng)的國(guó)家為進(jìn)一步的空間科學(xué)研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)隨“神舟’五號(hào)的發(fā)射成功，中國(guó)已正式啟動(dòng)“嫦娥工程了宇宙探索的新征程。第節(jié)、宇速7.9km/s11.2km/s16.7km/s

宇航板書(shū)第一宇宙速度是衛(wèi)星發(fā)射的最小速度，是在軌道上運(yùn)行的最大速度。設(shè)計(jì)、人地衛(wèi)

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