《宇宙航行》导学案
宇宙航行导学案
6.5 宇宙航行（导学案）一、学习目标1.了解人造卫星的有关知识2.知道三个宇宙速度的含义，会用两种方法推导第一宇宙速度。
3.了解人类对宇宙的探索,培养献身科学的价值观.二、学习重、难点：重点：1、弄清人造卫星的运动规律 2、知道宇宙速度，会用两种方法推导第一宇宙速度。
难点：弄清人造卫星的运动规律三、知识链接：天体或卫星绕中心天体做匀速圆周运动，提供向心力，其核心方程为。
若在中心天体表面附近绕中心天体做匀速圆周运动，提供向心力，而又近似等于万有引力, 其核心方程为。
四、学习过程1、设天体A绕天体B做匀速圆周运动，则天体A的线速度、角速度、周期及加速度的大小分别由哪些量决定？2、关于发射卫星的问题，牛顿在思考万有引力定律时就曾想过，从高山上水平抛出物体，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远。
如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星。
如图。
请你替牛顿算一算，需要多大的速度物体才能不落回地球，而是像卫星一样绕地球做匀速圆周运动？3、第一宇宙速度，第二宇宙速度（逃逸速度），第三宇宙速度。
当抛出速度v满足7.9km/s<v<11.2km/s时，物体将；当抛出速度v满足11.2km/s≤v<16.7km/s时，物体将；当抛出速度v满足16.7km/s≤v时，物体将。
4、通过刚才的计算我们知道7.9km/s的速度是卫星在地球表面运动时的速度，即近地卫星的速度。
实际应用中的近地卫星在100～200km的高度飞行，与地球半径6400km相比，完全可以说是在“地面附近”飞行，可以用地球半径R代表卫星到地心的距离r即轨道半径。
比较近地轨道外层轨道上的卫星的线速度与7.9km/s相比是大还是小呢？5、发射速度：；运动速度（环绕速度）。
6、第一宇宙速度是（“最大”或“最小”）的环绕速度，同时也是的发射速度。
7、什么是同步卫星？同步卫星有哪些特点？几颗同步卫星就能实现全球通信？五、课堂达标1、可发射一颗人造卫星，使其圆轨道满足下列条件（）A、与地球表面上某一纬度线（非赤道）是共面的同心圆B、与地球表面上某一经度线是共面的同心圆C、与地球表面上的赤道线是共面同心圆,且卫星相对地面是运动的D、与地球表面上的赤道线是共面同心圆,且卫星相对地面是静止的2、我国自行研制的“风云一号”、“风云二号”气象卫星运行的轨道是不同的。
6.5宇宙航行(导学案)
6.5宇宙航行（导学案）6.5宇宙航行班级第组姓名【学习目标】（1）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，各物理量之间的关系。
知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。
（2）通过介绍我国在卫星发射方面的情况，激发学生的爱国热情。
（3）激情投入，展示自我，享受合作学习的快乐。
【新课讲解】一、再次循着牛顿的足迹1.我们知道，在地面上将一个物体水平抛出，若抛出时速度越大，则落地点距抛出点的水平距离越大。
如果抛出速度很大时，我们还能将地面看作平面吗？不能2. 早在16世纪牛顿就曾思考过这样一个问题：从地球的高山上将物体水平抛出，速度越大，落地点就越远。
如果抛出的速度足够大，物体就不再落回地面，它将环绕地球运动，成为一颗卫星。
3. 以多大的速度发射这个物体，物体就刚好不落回地面，成为一颗绕地球表面做匀速圆周运动的卫星呢？请你用万有引力的有关知识把它算出来，要求写出计算步骤和结果。
人造行星的最小发射速度，也称为脱离速度。
注意：发射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，卫星绕太阳作椭圆运动，成为一颗人造行星。
3．第三宇宙速度从地球表面出发，为摆脱太阳系引力场的束缚，飞向恒星际空间所需的最小速度。
大小：16.7km/s。
意义：使卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度，也称为逃逸速度。
注意：如果发射速度大于等于16.7km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。
【合作探究】目前为止，人类发射的人造地球卫星已经有几千颗了，这些卫星运行的快慢不同，那么卫星运行的快慢与什么因素有关呢？『问题探究一』卫星运行的线速度与轨道半径的关系（提示：记得用黄金代换式：GM=gR2）『问题探究二』卫星运行的角速度与轨道半径的关系『问题探究三』卫星运行的周期与轨道半径的关系结论：卫星运行的线速度、角速度、周期都与卫星的质量无关，仅由旋转半径决定。
『问题探究四』当卫星环绕地球表面运行时，轨道半径最小为地球半径（r=R=6400km），请计算出此时的线速度、角速度、周期分别为：V=ω=T=交流与讨论：能否发射一颗周期为80min的人造地球卫星并说明原因？结论：①当卫星环绕地球表面运行时线速度，角速度，周期。
7.4宇宙航行 导学案
7.4宇宙航行导学案一、学习任务：（1）通过牛顿的设想了解人造卫星的发射原理，知道三个宇宙速度的含义，并能够推导第一宇宙速度。
（2）能正确描述和解释人造地球卫星的运行规律，知道什么是同步卫星。
（3）了解人类探索宇宙的进程及我国的航天成就。
二、主干知识三、学习环节：环节一：了解三种宇宙速度1．第一宇宙速度①定义：物体在地球附近绕地球做______运动的速度②地球的第一宇宙速度的计算当卫星的轨道半径r等于地球半径R时，卫星环绕速度为第一宇宙速度，即7.9km /s GM v R=≈ ③ 对第一宇宙速度的理解“最小______”：向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星困难，因为发射卫星要克服地球对它的引力。
近地轨道是人造卫星的最低运行轨道，而近地轨道的发射速度就是第一宇宙速度，所以第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度。
“最大______ ”：在所有环绕地球做匀速圆周运动的卫星中，近地卫星的轨道半径最小，由GM v r=一宇宙速度是所有环绕地球做匀速圆周运动的卫星的最大环绕速度。
2．第二宇宙速度在地面附近发射飞行器，如果速度大于7.9km/s ，又小于______，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。
当飞行器的速度等于或大于______时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。
我们把11.2km/s 叫作第二宇宙速度。
3．第三宇宙速度在地面附近发射飞行器，如果要使其挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须使它的速度等于或大于______，这个速度叫作第三宇宙速度。
思考与讨论：有人说第一宇宙速度也可用v =√gR （式中g 为地球表面处重力 加速度，R 为地球半径）算出，你认为正确吗？注意：第一宇宙速度两种推导方式。
练习1.关于宇宙速度的说法,正确的是( )A.第一宇宙速度是人造地球卫星运行时的最大速度B.第一宇宙速度是地球同步卫星的发射速度C.人造地球卫星运行时的速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间D.第三宇宙速度是物体逃离地球的最小速度解析:第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度,同时也是人造地球卫星的最大运行速度,故选项A 正确,B,C 错误;第二宇宙速度是物体逃离地球的最小速度,选项D 错误.环节二：讨论人造卫星的运行规律1.人造地球卫星的轨道（1）卫星的轨道平面可以在 平面内(如同步轨道)，可以通过 上空(极地轨道)，也可以和 成任意角度；（2）因为地球对卫星的 提供了卫星绕地球做圆周运动的向心力，所以必定是卫星圆轨道的圆心．2、做匀速圆周运动的人造卫星运行规律人造地球卫星绕地球做圆周运动，其所受地球对它的______提供它做圆周运动的向心力，则有：G Mmr2＝__________＝__________＝________＝________，由此可得a＝______，v＝______，ω＝________，T＝________。
6—5《宇宙航行》导学案
0605《宇宙航行》导学案编写人：朱义基班级：姓名：第组【学习目标】1．深刻理解三个宇宙速度的意义，能够推导第一宇宙速度，简单了解世界和我国的航天发展史。
2．自主学习、合作探究，掌握推导第一宇宙速度的两种方法。
3．积极思考、全力以赴，培养科学探索精神。
【重点】了解宇宙速度及其物理意义。
【难点】第一宇宙速度的推导、第一宇宙速度的具体含义。
预习案——新知初探·自主学习一、宇宙速度1．第一宇宙速度（1）大小：_______km/s（2）意义：①卫星环绕地球表面运行的速度，也是绕地球做___________运动的最大速度。
②使卫星绕地球做匀速圆周运动的最小地面发射速度。
2．第二宇宙速度（1）大小：________km/s（2）意义：使卫星挣脱________引力束缚的最小地面发射速度。
3．第三宇宙速度（1）大小：________ km/s（2）意义：使卫星挣脱________引力束缚的最小地面发射速度。
二、卫星运行的参数人造地球卫星运行遵从的规律是：卫星绕地球做匀速圆周运动，地球对卫星的___________提供向心力。
由此可推出卫星绕行速度、角速度、周期与半径的关系：v=__________ω=__________T=__________探究案【质疑探究】——质疑解疑、合作探究探究点一三个宇宙速度（难点）问题1：以多大的速度发射物体，这个物体就刚好不落回地面，成为一颗绕地球表面做匀速圆周运动的卫星？问题2：如果发射速度大于第一宇宙速度，结果会怎样？问题3：若地球质量M约为6×1024kg，地球平均半径为6400km，近地卫星的轨道半径约为地球半径，则其运行速度是多少？（G=6.67×10-11N·m2/kg）针对训练1：关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是( ) A．第一宇宙速度又叫地面附近的环绕速度B．第一宇宙速度又叫脱离速度C．第一宇宙速度跟地球的质量无关D．第一宇宙速度跟地球的半径无关探究点二人造卫星的运行规律（重点）问题4：什么力提供卫星做匀速圆周运动所需的向心力？问题5：假设地球和卫星的质量分别为M与m，卫星的轨道半径为r，则卫星在轨道上的运行速度是多少？角速度又为多少？周期呢？问题6：若地球质量M约为6×1024kg，地球平均半径为6400km，地球表面附近的重力加速度为g=9.8m/s2，那么我们能否发射一颗周期为60min的卫星呢？针对训练2：已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，某人造地球卫星在距地球表面高度等于地球半径3倍处做匀速圆周运动，求：（1）卫星的线速度；（2）卫星绕地球做匀速圆周运动的周期．拓展提升：1．什么是发射速度？2．什么是运行速度？探究点三同步卫星（重点）问题7：能否发射一颗人造地球卫星，使其圆轨道与地球表面上某一纬线（非赤道）是共面的同心圆？问题8：能否发射一颗人造地球卫星，使其圆轨道与地球表面上的赤道是共面的同心圆，且卫星相对地面是静止的？问题9：已知地球的半径为R＝6400 km，地球表面附近的重力加速度g取9.8 m/s2，若发射一颗地球的同步卫星，使它在赤道上空运转，其高度和线速度应为多大？规律总结：1．人造地球卫星运行轨道的中心为什么必须是地球的球心？2．同步卫星为何要定点在赤道上方？3．同步卫星有哪些特点和用途？针对训练3：据报道．我国数据中继卫星“天链一号01 星”于2008 年4 月25 日在西昌卫星发射中心发射升空，经过4 次变轨控制后，于5 月l 日成功定点在东经77°赤道上空的同步轨道。
宇宙航行导学案
《宇宙航行》学案【学习目标】知识与技能：1、了解人造卫星的最初构想。
2、会解决涉及人造卫星运动的较简单的问题。
3、知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度。
4、感受人类对客观世界不断探究的精神和情感。
过程与方法：学习科学的思维方法，培养分析推理能力和合理表达的能力。
情感态度与价值观：激发学习科学，热爱科学的激情，增强民族自信心和自豪感。
【学习重点】对第一宇宙速度的推导过程和方法。
【学习过程】一、人造卫星问题1：什么是人造卫星？问题2：为什么卫星不会落到地面上来？卫星绕地球运行的动力学原因是什么？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。
合作探究1：设地球质量为M，卫星质量为m，轨道半径为r，则人造卫星的运行速度是多少？问题3：卫星的绕行线速度v半径r有什么关系？合作探究2：如果1号卫星正好环绕地球表面做匀速圆周运动，环绕速度是多大？（设地球质量为M，轨道半径为R，万有引力常量为G）二、宇宙速度1、第一宇宙速度①大小：__________②意义：第一宇宙速度是人造卫星在地面附近的速度，是的发射速度，也是人造卫星中的环绕速度.合作探究3：若地球质量数值M 不告诉你,能否计算求得第一宇宙速度?（已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2,地球半径R=6400km）小结：③推导第一宇宙速度的两种方法方法一：万有引力提供物体做圆周运动的向心力可得出：方法二：重力提供物体做圆周运动的向心力可得出：合作探究4：已知月球质量是地球质量的1/81，半径约为地球半径的1/4倍，地球的第一宇宙速度为7.9km/s,则月球的第一宇宙速度是多少？2、第二宇宙速度①大小：__________②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，也称为速度。
注意：发射速度大于，而小于，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆；等于或大于时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。
高中物理 新教材 第四节 宇宙航行导学案
4. 宇宙航行学习目标：1、会分析人造卫星的受力和运动规律；2、会推导第一宇宙速度；3、知道三个宇宙速度的数值和含义。
学习重点：第一宇宙速度的推导和应用预学案1、牛顿在思考万有引力定律时曾想过，从高山上水平抛出物体，速度一次比一次大，落地点_________,如果速度足够大，物体就_____________,它将绕地球运动，成为___________。
2、第一宇宙速度：（1）卫星绕地球表面圆周运动运行的______速度;(2)地面发射卫星的_____速度；（3）大小________km/s 。
3、第二宇宙速度大小为_________km/s ，是指地面飞行器挣脱地球束缚、围绕太阳运动;第三宇宙速度大小为_________km/s ，是指地面飞行器挣脱太阳的束缚、飞到太阳系外。
4、人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其所受地球的_____________提供它的向心力，有 2r mM G _____=_____=_____=_____可得，v=____,w=____,T=____,a=______ 探究案一、第一宇宙速度的推导问题1：人造卫星绕地球运行的动力学原因是什么？问题2：牛顿实验中，炮弹至少要以多大速度水平发射，才能在地面附近绕地球做匀速圆周运动？（地球半径6400km,地球质量6×1024kg ）问题3：有没有其它方法推导地球第一宇宙速度？二、人造地球卫星问题1：人造卫星的的轨道如何？卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心在__________,卫星绕地球的轨道有多种，只要圆心在___________都有可能。
问题2：人造卫星的运行规律设地球质量为M ，卫星质量为m ，匀速圆周运动轨道半径为r ，若轨道半径变大，则v 、w 、T 、a 如何变化？问题3：近地卫星近地卫星的轨道半径等于地球半径，它的运行速度是__________,也是卫星的_________环绕速度，它的运行周期是84.8min 。
第六章万有引力与航天第5节宇宙航行导学案
第六章 第5节 宇宙航行一、宇宙速度 1．牛顿的设想：如图所示，把物体水平抛出，如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星．原理：一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，向心力由地球对它的万有引力提供，即G Mm r 2＝m v 2r，则卫星在轨道上运行的线速度v ＝GM r ． 2．三个宇宙速度1．1957年10月4日苏联成功发射了第一颗人造地球卫星．2．1961年4月12日，苏联空军少校加加林进入“东方一号”载人飞船，铸就了人类进入太空的丰碑．3．1969年7月，美国“阿波罗11号”飞船登上月球．4．2003年10月15日，我国“神舟五号”宇宙飞船发射成功，把中国第一位航天员杨利伟送入太空．知识点一 对宇宙速度的理解例1．若取地球的第一宇宙速度为8 km /s ，某行星的质量是地球的6倍，半径是地球的1.5倍，此行星的第一宇宙速度约为( )A ．16 km /sB ．32 km /sC ．4 km /sD ．2km /s练习1．已知地球半径为R ，质量为M ，自转角速度为ω，地面重力加速度为g ，万有引力常量为G ，地球同步卫星的运行速度为v ，则第一宇宙速度的值可表示为( )A ．B ．C ．D ．ωR【小结】：1.第一宇宙速度(1)定义：第一宇宙速度是人造卫星近地环绕地球做匀速圆周运动的绕行速度.(2)推导：对于近地人造卫星，轨道半径r 近似等于地球半径R ＝6 400 km ，卫星在轨道处所受的万有引力近似等于卫星在地面上所受的重力，取g ＝9.8 m/s 2，则班级： 姓名：(3)推广由第一宇宙速度的两种表达式看出，第一宇宙速度的值由中心天体决定，可以说任何一颗行星都有自己的第一宇宙速度，都应以v ＝GM R或v ＝gR 表示，式中G 为引力常量，M 为中心天体的质量，g 为中心天体表面的重力加速度，R 为中心天体的半径.2.第二宇宙速度在地面附近发射飞行器，使之能够脱离地球的引力作用，永远离开地球所必需的最小发射速度，称为第二宇宙速度，其大小为11.2 km/s.7.9 km/s<v 0<11.2 km/s 时，物体绕地球做椭圆轨道运动，且在轨道不同点速度大小一般不同.3.第三宇宙速度在地面附近发射飞行器，使之能够脱离太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间的最小发射速度，称为第三宇宙速度，其大小为16.7 km/s.知识点二 人造地球卫星例2．如图所示，a 、b 、c 是在地球大气层外圆形轨道上运动的3颗卫星，a 、b 质量相同且小于c 的质量，下列说法正确的（ ）A ．b 、c 的线速度大小相等，且大于a 的线速度B ．b 、c 的向心加速度大小相等，且大于a 的向心加速度C ．b 、c 的周期大小相等，且小于a 的周期D ．a 卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将增大练习2．质量为m 的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行，其运动视为匀速圆周运动．已知月球质量为M ，月球半径为R ，月球表面重力加速度为g ，引力常量为G ，不考虑月球自转的影响，则航天器的( )A ．线速度v ＝GM RB ．角速度ω＝gRC ．运行周期T ＝2πR gD ．向心加速度a ＝Gm R2 【小结】：1.人造地球卫星的轨道特点卫星绕地球运动的轨道可以是椭圆轨道，也可以是圆轨道.(1)卫星绕地球沿椭圆轨道运动时，地心是椭圆的一个焦点，卫星的周期和半长轴的关系遵循开普勒第三定律.(2)卫星绕地球沿圆轨道运动时，因为地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球运动的向心力，而万有引力指向地心，所以地心必定是卫星圆轨道的圆心.(3)卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步卫星)，可以通过两极上空(极地轨道)，也可以和赤道平面成任一角度，如图所示.知识点三 地球同步卫星相关特点例3．“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星把广阔视野内的气象数据发回地面，为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料．设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n 倍，下列说法中正确的是( )A ．同步卫星距地面的高度是地球半径的(n －1)倍C ．同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的1nD ．同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的1n(忽略地球的自转效应) 练习3．如图所示，中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统．其中有静止轨道同步卫星和中地球轨道卫星．已知中地球轨道卫星的轨道高度在5 000～15 000 km ，则下列说法正确的是( )A ．中地球轨道卫星的线速度小于静止轨道同步卫星的线速度B ．上述两种卫星的运行速度可能大于7．9 km/sC ．中地球轨道卫星绕地球一圈时间大于24小时D ．静止轨道同步卫星的周期大于中地球轨道卫星的周期【小结】：地球同步卫星地球同步卫星位于地球赤道上方，相对于地面静止不动，它跟地球的自转角速度相同，广泛应用于通信，又叫同步通信卫星.地球同步卫星的特点见下表：例4．如图中的甲是地球赤道上的一个物体、乙是“神舟十号”宇宙飞船(周期约90分钟)、丙是地球的同步卫星，它们运行的轨道示意图如图所示，它们都绕地心做匀速圆周运动．下列有关说法中正确的是( )A ．它们运动的向心加速度大小关系是a 乙>a 丙>a 甲B ．它们运动的线速度大小关系是v 乙<v 丙<v 甲C ．它们运动的角速度的关系是ω甲＝ω丙>ω乙D ．它们运动的周期的关系是T 甲＝T 丙>T 乙练习4．关于近地卫星、同步卫星、赤道上的物体，以下说法正确的是( )A ．都是万有引力等于向心力B ．赤道上的物体和同步卫星的周期、线速度、角速度都相等C ．赤道上的物体和近地卫星的线速度、周期不同D ．同步卫星的周期大于近地卫星的周期【小结】：同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较1.同步卫星和近地卫星相同点：都是万有引力提供向心力即都满足GMm r 2＝m v 2r ＝mω2r ＝m 4π2T 2r ＝ma n . 由上式比较各运动量的大小关系，即r 越大，v 、ω、a n 越小，T 越大.2.同步卫星和赤道上物体相同点：周期和角速度相同不同点：向心力来源不同对于同步卫星，有GMm r 2＝ma n ＝mω2r 对于赤道上物体，有GMm r 2＝mg ＋mω2r ， 因此要通过v ＝ωr ，a n ＝ω2r 比较两者的线速度和向心加速度的大小.第六章 第5节 宇宙航行课后练习1．下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是( )A ．第一宇宙速度v 1＝7.9 km/s ，第二宇宙速度v 2＝11.2 km/s ，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v 1，小于v 2B ．美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度C ．第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度D ．第一宇宙速度7.9 km/s 是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度2．可以发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道( )A ．与地球表面上某一纬度线(非赤道)是共面同心圆B ．与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆C ．与地球表面上的赤道线是共面同心圆，且卫星相对于地球表面是静止的D ．与地球表面上的赤道线是共面同心圆，但卫星相对于地球表面是运动的3．假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增加到原来的2倍，仍做圆周运动，则( )A ．根据公式v ＝ωr 可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍B ．根据公式F ＝mv 2r 可知卫星所需的向心力将减小到原来的12C ．根据公式F ＝G Mm r 2可知地球提供的向心力将减小到原来的14D ．根据上述B 和C 中给出的公式可知，卫星运行的线速度将减小到原来的224．美国宇航局2011年12月5日宣布，他们发现了太阳系外第一颗类似地球的、可适合居住的行星——“开普勒—226”，其直径约为地球的2.4倍．至今其确切质量和表面成分仍不清楚，假设该行星的密度和地球相当，根据以上信息，估算该行星的第一宇宙速度等于( )A ．3.3×103 m/sB ．7.9×103 m/sC ．1.2×104 m/sD ．1.9×104 m/s 5．已知地球半径为R ，地球同步卫星的轨道半径为r ．假设地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a 1，第一宇宙速度为v 1，地球近地卫星的周期为T 1；假设地球同步卫星的运行速率为v 2，加速度为a 2，周期为T 2．则下列比值中正确的是( )A ．v 1v 2＝R rB ．v 1v 2＝r RC ．a 1a 2＝r RD ．T 1T 2＝(R r )32 6．2011年8月，“嫦娥二号”成功进入了绕“日地拉格朗日点”的轨道，我国成为世界上第三个造访该点的国家．如图所示，该拉格朗日点位于太阳与地球连线的延长线上，一飞行器位于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动，则此飞行器的( )A ．线速度大于地球的线速度B ．向心加速度大于地球的向心加速度班级： 姓名：C ．向心力仅由太阳的引力提供D ．向心力仅由地球的引力提供7．研究表明，地球自转在逐渐改变，3亿年前地球自转的周期约为22小时。
7.4宇宙航行导学案
任务二、人造地球卫星运行规律思考与讨论三：在地球的周围，有许多的卫星在不同的轨道上绕地球转动，请思考：(1)这些卫星的轨道平面有什么特点？abc轨道中可能为哪个（哪些）？(2)这些卫星的线速度、角速度、周期、向心加速度跟什么因素有关呢？越高轨道上的卫星运行越快还是越慢？思考与讨论四：与地球自转同步的卫星叫做地球同步卫星，相对地球是静止的，地球同步卫星有哪些特点？计算地球同步卫星的线速度和轨道离地高度。
周期轨道速率运行方向任务三：查询有关载人航天、探月工程、火星探测等方面的资料，了解我国航天事业的最新进展。
【训练案】1、（多选）下列关于三种宇宙速度的说法正确的是( )A ．第一宇宙速度v 1＝7.9 km/s ，第二宇宙速度v 2＝11.2 km/s ，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v 1，小于v 2B ．美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度C ．第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力的束缚，成为绕太阳运行的人造小行星的最小发射速度D ．第一宇宙速度7.9 km/s 是人造地球卫星环绕地球做圆周运动的最大运行速度2、（多选）下列关于同步卫星的说法正确的是( )A ．一定位于赤道正上空B ．为了避免相撞，应该与其他国家的同步卫星在不同的轨道上运行，可以经过北京上空C ．运行速度小于7.9 km/sD ．卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度3、如图设行星绕太阳的运动是匀速圆周运动，金星的半径是火星的n 倍，质量为火星的k 倍，不考虑行星自转的影响，则( )( ) A ．金星表面的重力加速度是火星的kn倍 B ．金星的“第一宇宙速度”是火星的k n倍 C ．金星绕太阳运动的加速度比火星小D ．金星绕太阳运动的周期比火星大4、2017年9月25日，微信启动页“变脸”：由美国卫星拍摄的地球静态图换成了我国“风云四号”卫星拍摄地球的动态图，如图所示。
“风云四号”卫星是第二代地球静止轨道遥感气象卫星，下列说法正确的是()A．经过一段时间，“风云四号”可以运行到美国上空B．“风云四号”运行速度大于第一宇宙速度C．“风云四号”做圆周运动的向心加速度小于地球表面的重力加速度D．“风云四号”卫星的发射速度大于第二宇宙速度5、2019年1月3日“嫦娥四号”探测器首次在月球背面软着陆，开展原位和巡视探测，让月球背面露真颜，设想嫦娥四号登月飞船贴近月球表面做匀速圆周运动，发射的月球车在月球软着陆后，自动机器人在月球表面上沿竖直方向以初速度v0抛出一个小球，测得小球经时间t落回抛出点，已知月球半径为R，万有引力常量为G，月球质量分布均匀，求：(1)月球表面的重力加速度；(2)月球的第一宇宙速度。
6.6 宇宙航行 导学案(一)
6.6 宇宙航行导学案（一）【教学目标】1．知道人造地球卫星的运动原理和各种人造地球卫星的特点2. 会解决人造地球卫星运动的较简单的问题3. 知道双星和多星运动原理和特点【教学重点】1. 掌握同步卫星的特点和处理方法2. 会解决双星问题【教学难点】1. 各种人造地球卫星的几种物理量的比较2. 多星问题【教学过程】一、人造卫星：1.人造地球卫星运行问题的几个原则：（1）轨道球心同面原则:人造地球卫星的运行轨道平面必通过地球球心。
（2）轨道决定一切原则:卫星运动情况只与卫星的轨道半径有关系。
设地球的质量为M，绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的质量为m，它到地心的距离为r。
已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g。
人造卫星所需的向心力是由万有引力提供，所以G=mω2r=m=ma n，因此可得：v==ω==T==a n==（3）速度影响轨道原则：轨道半径随卫星运行速度的增大而减小，随卫星运行速度的减小而增大。
2.几种常见的人造地球卫星：（1）近地卫星：所谓近地卫星，是指在距地面的高度远小于地球半径轨道上运行的卫星，此时R>>h，h≈0。
则有：向心加速度最大：（g为地面的重力加速度）向心力最大：环绕速度最大：角速度最大：运行周期最小：（2）极地卫星：就是指经两极上空环绕地球运行的卫星，它的运行轨道与赤道垂直。
由于地球自转，极地卫星能够在12小时左右的时间看遍全球每个角落，多用于气象卫星。
（3）同步卫星：运行周期与行星自转周期相同或轨道平面旋转角速度与行星的公转角速度大致相等的卫星。
卫星公转周期与地球自转周期相同的称地球同步卫星，亦称24小时同步卫星。
同步卫星五定原则：①轨道平面一定：轨道平面与赤道共面.②周期一定：与地球自转的周期相同，即T=24h. ③角速度一定：与地球自转的角速度相同.④高度一定：大约是地球半径的5.6倍，即h=3.6×107m.⑤速度一定：v=3.1×103m/s例1. 关于“亚洲一号”地球同步通讯卫星，下述说法正确的是（ ）A.已知它的质量是1.24 t ，若将它的质量增为2.84 t ，其同步轨道半径变为原来的2倍B.它的运行速度为7.9 km/sC.它可以绕过北京的正上方，所以我国能利用其进行电视转播D.它距地面的高度约为地球半径的5倍,所以卫星的向心加速度约为其下方地面上物体的重力加速度的361 例 2. 地球赤道上有一物体随地球的自转而做圆周运动，所受的向心力为，向心加速度为，线速度为，角速度为，绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星（高度忽略）所受的向心力为，向心加速度为，线速度为，角速度为；地球同步卫星所受的向心力为，向心加速度为，线速度为，角速度为；地球表面重力加速度为，第一宇宙速度为，假设三者质量相等，则（ ） A.B.C. D.变式训练1．设地球半径为R ，a 为静止在地球赤道上的一个物体，b 为一颗近地绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，c 为地球的一颗同步卫星，其轨道半径为r.下列说法中正确的是 ( )A ．a 与c 的线速度大小之比为r RB ．a 与c 的线速度大小之比为RrC ．b 与c 的周期之比为r RD ．b 与c 的周期之比为R r Rr变式训练2．设地球同步卫星离地面的距离为 R ，运行速率为 v ，加速度为 a ，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为 a ０，第一宇宙速度为 v ０，地球半径为 R 0．则以下关系式正确的是（ ）A ．B ．C ．D ．二、双星问题：两棵质量可以相比的恒星相互绕着旋转的现象，叫做双星．双星中两棵子星相互绕着旋转看作匀速圆周运动的向心力由两恒星间的万有引力提供．由于力的作用是相互的，所以两子星做圆周运动的向心力大小是相等的，因两子星绕着连线上的一点做圆周运动，所以它们的运动周期是相等的，角速度也是相等的，线速度与两子星的轨道半径成正比． 例3. 在天体运动中，将两颗彼此相距较近的行星称为双星。
6.5 宇宙航行 导学案
6.5 宇宙航行导学案【学习目标】 1.了解人造地球卫星的最初构想；2.分析人造地球卫星的受力和运动情况；3.知道三个宇宙速度的含义和数值；4.会推导第一宇宙速度。
【学习重点】 1.研究天体运动的基本思路与方法；2.第一宇宙速度的推导；人造卫星的速度、周期的比较；同步卫星的特点。
【学习难点】 1.第一宇宙速度是卫星发射的最小速度，是卫星环绕运行的最大速度；2.同步卫星的特点。
新知探究一、宇宙航行（1）地球对周围的物体有的作用，因而抛出的物体要.但是抛出的初速度越大，物体就会飞得越。
如果没有，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上，将围绕地球运转，成为一颗绕地球运动的。
（2）第一宇宙速度的表达式是和。
（3）人造卫星在地面附近绕做所必须具有的速度，叫宇宙速度。
也叫环绕速度。
其值为km/s。
如果物体发射的速度更大，达到或超过 km/s时，物体将能够摆脱引力的束缚，成为绕运动的人造小行星。
这个速度称为宇宙速度。
也叫脱离速度。
如果物体的发射速度再大，达到或超过 km/s时，物体将能够摆脱引力的束缚，飞到太阳系外。
这个速度称为宇宙速度。
也叫逃逸速度。
（4）地球同步卫星的与地球的相同。
自主探究：卫星的绕行线速度、角速度、周期与半径r的关系（看同学们能否将它们之间的关系都用公式表示出来，并说明与半径r的关系到底如何）。
课堂练习一：1.于第一宇宙速度，下面说法正确的是（）A.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B.它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度C.它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度D.它是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度2.若人造卫星绕地球做匀速圆周运动，则离地面越近的卫星（）A、速度越大B、角速度越大C、向心加速度越大D、周期越长3、有两颗人造地球卫星，它们的质量之比是m1：m2=1：2，运动速度之比V1：V2=1：2，则它们的周期之比为________；轨道半径之比为________；向心加速度之比为________；所受向心力之比为________。
《宇宙航行》导学案
【导学案参】学校临清二中 学科物理 编写人王福清审稿人马洪学6.6 《宇宙航行》导学案课前预习学案一、预习目标：预习人造卫星的发射、第一宇宙速度的计算。
二、预习内容1、发射人造地球卫星的最初构想是什么？2、第一宇宙速度的计算方法有几种？3、你对我国的航空航天知识了解多少？课内探究学案一、学习目标（1）知道人造地球卫星的运行原理，会运用万有引力定律和圆周运动公式分析解答有关卫星运行的原因；（2）掌握三个宇宙速度，会推导第一宇宙速度；（3）简单了解航天发展史。
（4）能用所学知识求解卫星基本问题。
学习重难点：（1）第一宇宙速度的推导；（2）人造卫星运转的环行速度与卫星发射速度的区别；二、学习过程1、抛物演示实验：学生观察落地点的变化，落地点为什么会变化？2、牛顿的思考与设想：3、问题的提出：人造卫星为什么不掉下来，人造卫星的线速度有多大。
三、方法步骤：学生活动：分组讨论，得出结论。
1、由于月球在绕地球沿近似圆周的轨道运转，此时月球受到的地球的引力（即重力），用来充当绕地运转的向心力，故而月球并不会落到地面上来。
2、由平抛物体的运动规律知：x =v 0t① h =221gt ② 联立①、②可得： x =v 0gh 2 即物体飞行的水平距离和初速度v 0及竖直高度h 有关，在竖直高度相同的情况下，水平距离的大小只与初速度v 0有关，水平初速度越大，飞行的越远。
3、当平抛的水平初速度足够大时，物体飞行的距离也很大，由于地球是一圆球体，故物体将不能再落回地面，而成为一颗绕地球运转的卫星。
学生活动：阅读课文，找出相应答案。
1、卫星绕地球运转时做匀速圆周运动，此时的动力学方程是：G rv m r Mm 22= 2、向高轨道发射卫星时，火箭须克服地球对它的引力而做更多的功，对火箭的要求更高一些，所以比较困难。
3、人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动时所必须具有的速度叫第一宇宙速度。
人造卫星绕地球做椭圆轨道运动时所具有的最大运转速度叫第二宇宙速度。
宇宙航行导学案
6.5《宇宙航行》导学案寄语：全身心地投入、快乐地坚持；珍惜时间、合理作息；学会自我管理。
【学习目标】1、了解人造卫星的相关知识，准确理解人造卫星做圆周运动时，各物理量之间的关系。
2、知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。
【学习重点】第一宇宙速度的推导过程和方法，了解第一宇宙速度的应用。
【学习难点】1、人造地球卫星的发射速度与运行速度的区别。
2、掌握相关人造卫星计算及计算过程中的一些代换。
【课前预习】（课前必须完成）一、知识回顾（课前必须完成）1.计算天体质量的方法：2.解决天体问题的基本思路：二、知识导学（课前必须完成）1.什么是第一宇宙速度？其数值是多少？是怎么推导的？2.什么是第二宇宙速度？其数值是多少？3.什么是第三宇宙速度？其数值是多少？【合作探究 交流展示】（课堂中完成）（认真阅读教材，回答下列问题）一、宇宙速度1、牛顿对人造卫星原理的描绘 牛顿的设想是： 。
2、第一宇宙速度的推导方法一：设地球质量为M ，半径为R ，绕地球做匀速圆周运动的飞行器的质量为m ，飞行器的速度为v 1（第一宇宙速度），飞行器运动所需的向心力是由万有引力提供的，近地卫星在“地面附近”飞行，能够用地球半径R 代表卫星到地心的距离，所以列出方程 ，由此解出v 1=____ _。
方法二：物体在地球表面受到地球对它的的引力能够近似认为等于重力，所以列出方程 ，由此解得v 1=___ __。
3、第二宇宙速度是飞行器克服地球的引力，离开地球束缚的速度，是在地球上发射绕太阳运行或飞到其他行星上去的飞行器的最小发射速度。
其值为：_____ _ __。
4、第三宇宙速度是在地面附近发射一个物体，使它挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须达到的速度。
其值是______ __ _。
注意：(1)、三个宇宙速度均指的是发射速度，而非环绕速度。
(2)、第一宇宙速度是发射人造地球卫星所必须达到的最小速度是地球卫星的最大环绕速度。
5、卫星的轨道请大家看下面的几条卫星轨道，试（1）判断哪几条是可能的，哪几条是不可能的？（2）总结一下卫星的轨道有什么特点？6、卫星的运行（1）、人造卫星绕地球运行的动力学原因是什么？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，人造卫星作匀速圆周运动的向心力由 提供，即 。
宇宙航行导学案
宇宙航行【学习目标】1.了解人造卫星的有关知识，知道其运动规律。
2。
知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度.3.搞清环绕速度与轨道半径的关系.【重点】会推导第一宇宙速度，知道三个宇宙速度的含义.【难点】环绕速度与轨道半径的关系。
【自主导学】一、宇宙速度:1。
第一宇宙速度：物体在地面附近绕地球做的速度，叫做第一宇宙速度。
［说一说］：在地面附近将物体以一定的水平速度发射出去，如果速度，物体不再在落回地球表面，而是刚好在地球表面附近围绕地球做运动，成为地球的，这时的发射速度就叫做第一宇宙速度。
第一宇宙速度是人造地球卫星的最发射速度，也是卫星在地球表面附近围绕地球做匀速圆周运动的运行速度，是人造地球卫星的最运行速度.第一宇宙速度的推导：方法一：设地球质量为M，半径为R，绕地球做匀速圆周运动的飞行器的质量为m，飞行器的速度(第一宇宙速度）为v.飞行器运动所需的向心力是由万有引力提供的，近地卫星在“地面附近”飞行，可以用地球半径R代表卫星到地心的距离,由此解出v=_____.方法二：物体在地球表面受到的引力可以近似认为等于重力,v=_____.关于第一宇宙速度有三种说法：第一宇宙速度是发射人造地球卫星所必须达到的最小速度,是近地卫星的环绕速度，是地球卫星的最大运行速度。
2。
第二宇宙速度：在地面附近发射物体，当物体的速度等于或大于 km/s，它就会克服的引力，永远离开地球，成为太阳的人造行星，这时的发射速度就叫做第二宇宙速度。
[思考与讨论］:在地面附近发射物体,如果发射速度大于7.9km/s，而小于11。
2km/s，它绕地球运行的轨迹是。
3. 第三宇宙速度：在地面附近发射物体,当物体的速度等于或大于 km/s，它就会挣脱的束缚，飞到太阳系以外，成为人造小恒星，这时的发射速度就叫做第三宇宙速度。
4．拓展辨析:a：运行速度：指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度b：发射速度:指被发射物体离开地面时的水平初速度二、人造地球卫星的发射与运转规律1、人造地球卫星的线速度跟半径是什么关系？卫星的线速度什么时候最大?2、卫星的周期跟半径是什么关系？卫星的周期什么时候最小？人造卫星绕地球做匀速圆周运动,则万有引力提供向心力，即：F万=F向，公式___________=ma=________ _ =_____ =____ ___1)a=_____ __，可见随着轨道半径增大，卫星的向心加速度 ;2)v=_____ ___，随着轨道半径的增大，卫星线速度 ;3)w=___ _____,随着轨道半径的增大，卫星的角速度 ;4)T=______ ___,随着轨道半径的增大,卫星绕地球运行的周期 ,三、地球同步卫星1、同步卫星：是指相对于地面静止的卫星。
人教版高中物理必修第2册 宇宙航行导学案
导学案
1.课题名称：
人教版高一必修2物理第七章万有引力与宇宙航行——宇宙航行
2.学习任务：
（1）通过牛顿的设想了解人造卫星的发射原理，知道三个宇宙速度的含义，并能够推导第一宇宙速度。
（2）能正确描述和解释人造地球卫星的运行规律，知道什么是同步卫星。
（3）了解人类探索宇宙的进程及我国的航天成就。
3.学习准备：
准备好教材（没有纸质版看电子版）及笔记本。
边观看边做记录。
4.学习方式和环节：
观看视频课学习，适时控制播放，按老师指令完成相应的课上学习任务。
学习环节主要有：
环节一：了解三种宇宙速度
➢思考与讨论1：高轨道卫星与近地卫星相比哪个运行速度大？
注意：人造卫星的发射速度与运行速度是两个不同的概念。
➢思考与讨论2：有人说第一宇宙速度也可用v =（式中g为地球表面处重力加速度，R为地球半径）算出，你认为正确吗？
注意：第一宇宙速度两种推导方式。
环节二：讨论人造卫星的运行规律
1.人造卫星的轨道。
2.做匀速圆周运动的人造卫星运行规律。
宇宙航行导学案
6.5宇宙航行导学案【学习目标】1.会推导第一宇宙速度，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度；2.了解人造卫星的有关知识，知道近地卫星、同步卫星的特点；3. 培养学生探究问题的热情，乐于学习的品质．特别是“做一做”的实施，要通过教师的引导让学生体会成功的喜悦．【复习与课前预习】1、万有引力公式：__________________2.、黄金代换公式：_________________3、第一宇宙速度的大小是___ ___;第二宇宙速度的大小是________;第三宇宙速度是__________;通过预习，你觉得本节中的困惑是什么?_____________________________________________________________________________________________________【学习过程】一）宇宙速度1、第一宇宙速度的大小为__________,它是卫星________的环绕速度，也是卫星发射的_________速度；2、第二宇宙速度的大小为_______,它又叫脱离速度，它表示的意思为：当发射速度_____时，就会克服______的引力，离开地球，成为绕_______飞行的人造卫星或飞到其他星球上;3、第三宇宙速度又叫逃逸速度，大小为________,它表示为当发射速度大于_____时，物体会挣脱_______的束缚，飞到太阳系外，二）人造地球卫星1、近地卫星：轨道半径等于地球的半径，它的运行速度是_________,也是卫星的_______环绕速度，2、同步卫星：其特点是：①周期_____地球自转周期；T=24h;②角速度_____地球自转角速度；③轨道平面与赤道平面______;④所有同步卫星的轨道半径都______,他们距地面的高度_______，即他们处在______轨道上；⑤人造卫星绕地球做匀速圆周运动，则万有引力提供向心力，即：F万=F向，公式为：___________=ma=_________=_______=_______;例题、如图所示，a、b、c是地球大气层外圆轨道上的三颗卫星，a相等且小于c的质量，则（）A、b所需的向心力最小；B、b、c的周期相同且大于a的周期；C、b、c的向心加速度大小相等，且大于a的加速度；D、b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度；。
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例题 1．关于第一宇宙速度，下面说法中正确的是（ ） A. 它是人造卫星绕地球飞行的最小速度 B. 它是近地圆轨道上人造卫星的运行速度 C. 它是卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的速度 D. 它又叫环绕速度，即绕地球做圆轨道运行的卫星的速度都是第一宇宙速度 例题 2、若取地球的第一宇宙速度为 8km / s ，某行星的质量是地球 6 倍， 半径是地球的 1.5 倍，这颗行星的第一宇宙速度约为（ ） A ．16km/s B . 32km /s C . 4km/s D . 2km/s 五、 梦想成 真阅读课 本 P41 “梦 想成真” 1.谁为人类迈向太空提供科学思想？ 2.第一颗人造地球卫星何时何地发射成功？ 3.第一艘载人飞船何时何地发射成功？ 4.人类何时登上月球的？
问题情景 3: 若卫星的发射速度大于 7.9km/s ，会怎样呢？ 总结： （1）第一宇宙速度： 数值等于 （2）第二宇宙速度： 数值等于 （3）第三宇宙速度： 数值等于 ，又叫逃逸速度 ，又叫又叫脱离速度 ，又叫环绕速度
三、 运行速 问题情景 4、卫星绕地球运行的线速度与哪些因素有关？ 度 设地球的质量为 M，卫星的质量为 m，卫星公转的轨道半径为 r，卫星的线速 度为 v 则根据万有引力提供向心力： 可求出 v= 总结， 卫星绕地球运行的线速度与 有关， 且 越 大，线速度 四、 宇宙速 问题情景 5、 宇宙速度随高度的增加而增大，而卫星的线速度随高度的增加而 度 与 运 行 减小，二者是否矛盾？ 速度的区 别 区别：1、 2、
总结：随着速度的增大，水平位移将 （填增 大 、 减 小 、 不 变 ）， 当 速 度 足 够 大 ， 物 体 将 ，它 将 ，成为人造地球卫星。 二、 宇宙速 问题情景 2： 以多大的速度 v 将物体抛出， 它才会成为绕地球表面运动的卫星？ 度 方法 1、设地球质量为 M，地球半径为 R，卫星质量为 m，绕地球运行的速度 为v 解：卫星绕地球做 ，且 提供向心力 所以 由此解出 把 M= 5.981024 kg ， R 6.4 106 m 代入上式，可得 v= 方法 2、设地球表面的重力加速度为 g，地球的半径为 பைடு நூலகம் 解：
三、对重点、难点知识讲解 四、课堂练习 课本 P48 1、3
年级： 班级： 一、学习目标 1.会解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题。 2.知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度。 3、知道人造地球卫星的发射速度和运行速度的区别。 二、导学指导与检测 导学指导 导学检测及课堂展示
《宇宙航行》导学案 姓名： 学科：物理
制作人：马俊
一、 人造地 问题情景 1、设想在高度为 H 的高山上有一门大炮，当以水平速度 v 发射炮弹 球卫星 （阅 时，回答下列问题 读 P44 第 1、炮弹做什么运动？ 一段） 2、炮弹的水平位移与什么因素有关？