6.5宇宙航行导学案.docx

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1、高一物理第六章万有引力与航天第五节宇宙航行【学习目标】. 了解人造卫星的有关知识，正确理解人造卫星做圆周运动时，线速度、角速度、周期与轨道半径 之间的关系；1 .知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。【重点难点】重点：L理解人造卫星做圆周运动时，线速度、角速度、周期与轨道半径之间的关系;2.理解第一宇宙速度的推导过程和方法。难点：L人造地球卫星的发射速度与运行速度的区别;2.掌握有关人造卫星计算及计算过程中的一些代换。【预习探究】.通过对上节内容的学习，请总结依据牛顿定律和万有引力定律解决天体问题的基本思路是什么?1 .牛顿对人造卫星原理是怎样描绘的?v16.7 km/s三个字畲速度2

2、.人造卫星绕地球运行的动力学原因：人造卫星在绕地球运行时，只受到地球对它的万有引力作用, 人造卫星作圆周运动的向心力由. 提供。即：3 .第一宇宙速度大小：,km/so意义：第一宇宙速度是人造卫星在地面附近的速度，所以也称为环绕速度。4 .第二宇宙速度大小：,km/so意义：使卫星挣脱 的束缚，成为绕 运行的人造行星的最小发射速度，也称为脱离速度。5 .第三宇宙速度大小：,km/so意义：使卫星挣脱.束缚的最小发射速度，也称为逃逸速度。6.探索宇宙的奥秘，奔向广阔而遥远的太空，是人类自古以来的梦想，那么梦想成真了吗?请同学们 阅读教材“梦想成真”局部.并交流你们的想法。【合作探究】(认真阅读教

3、材，小组探究合作，解决以下问题并积极展示交流探究成果)例L设地球质量为M,卫星质量为m,轨道半径为r,由尸万二厂面，请推导：(1)人造卫星的线速度与轨道半径的关系：(2)人造卫星的角速度与轨道半径的关系：(3)人造卫星的周期与轨道半径的关系：(4)人造卫星的向心加速度与轨道半径的关系：结论：人造卫星距离地球越远，线速度越,角速度越,周期越 ,向心加速度越;即卫星运行的越一。拓展1:假设地球半径R,地球外表重力加速度g,不知地球质量M,结果如何表示呢?拓展2：假设地球半径R,卫星到地面的高度为h,不知轨道半径r,结果如何表示呢?针对练习1.有两颗人造卫星，都绕地球做匀速周运行，它们的轨道半径之比

4、n： r2=4： 1,求这颗卫星的：线速度之比；角速度之比；周期之比；向心加速度之比。例2.推导第一宇宙速度 问题：牛顿设想的实验中，物体抛出的速度到达多大，才能在地面附近绕地球做匀速圆周运动？请推导出这个速度的表达式。（假设地球质量为M,半径为R,引力常量为G）拓展1：假设不知地球质量为M和引力常量为G,而知道地球半径R和地球 外表重力加速度g,这个速度的表达式又如何呢？拓展2：为什么说第一宇宙速度既是最小的发射速度，也是卫星环绕地球运动的最大速度?针对练习2.人造地球卫星围绕地球作匀速圆周运动，其速率（A, 一定等于 7. 9 km! sB, 一定大于 7. 9 km! sC.等于或小于7

5、. 9 km/ sD.介于7. 9IL 2左根/s之间【课堂小结】 本节我们探究了人造卫星做圆周运动时，线速度、角速度、周期与轨道半径之间的关系;知道了三个宇宙速度的含义，并小组合作探究了如何推导第一宇宙速度。【课堂练习】.能否发射一颗周期为80min的人造地球卫星？为什么？1 .设第一、第二、第三宇宙速度分别是匕、以 期 那么 （.）Vi = 7. 9 km / s, 7. 9 km / sV 吻WIL 2km / s, 11. 2km / s V%W16. 7km / sA. 7. 9 km / sW 01Vli 2km / s,功=11. 2 km / s, 11. 2km / s V

6、孜W16 7km / sB. 7. 9 km/sW%Vll. 2km/ s, 11. 2km/ sW艺V16. 7km/ s； /=16. 7 km / s,Vi = 7. 9 km / s,刈=11. 2km / s,匕=16. 7km / s1.两个质量相等的人造地球卫星a、b绕地球运行的轨道半径ra=2rb,以下说法中正确的选项是：（）2771VA.由公式F二可知，卫星a的向心力是b的1/2 rMmB.由公式F=G学 可知，卫星a的向心力是b的1/4 r2C.由公式F=mL可知，卫星a的向心力是b的2倍 rD.以上说法都不对。2 .人造地球卫星的轨道半径越大，那么（）A.速度越小，周期越

7、小B.速度越小，周期越大C.速度越大，周期越小D.速度越大，周期越大.有两颗质量相同的人造卫星A、B,其轨道半径分别为Ra、Rb, Ra：Rb=1 ：4,那么以下判断中正 确的有（）A.它们的运行周期之比Ta ： Tb=1 ： 4B.它们的运行线速度之比以：匹=4 ： 1C.它们所受的向心力之比Fa ： Fb =4 ： 1D.它们的运行角速度之比以：g）b=8 ： 14.关于人造卫星，以下说法中不可能的是（）A.人造卫星环绕地球运行的速率是7. 9km/sB.人造卫星环绕地球运行的速率是5. Okm/sC.人造卫星环绕地球运行的周期是80minD.人造卫星环绕地球运行的周期是200min5.地球质量约为月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的4倍，在地球上发射近地卫星的环 绕速度为7. 9km/s,周期为84min.那么在月球上发射一颗近月卫星的环绕速度多大?它的周期多 大？