宇宙航行导学案

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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。

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。

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。

7.4 宇宙航行导学案-2023学年高一物理人教版(2019)必修第二册

7.4宇宙航行—导学案一、第一宇宙速度1、牛顿提出,物体离开地面,恰好做匀速圆周运动,需满足重力提供向心力,有:2v mg m R将R=6400km 代入数据解得v=8km/s由于地球是椭圆,实际计算可得第一宇宙速度约为7.9km/s结论1：第一宇宙速度是卫星发射的最小速度。

2、卫星绕地球做匀速圆周运动时,万有引力提供向心力,有:2GMm r =m 2v r 解得GM r可知当卫星轨道半径越小时,速度越大,将r=R 时,解得v=7.9km/s结论2：第一宇宙速度是卫星的最大环绕速度。

3、第二宇宙速度代表物体脱离地球的束缚,绕太阳做圆周运动的速度;4、第三宇宙速度代表物体脱离地太阳的束缚;二、卫星的发射1、以第一宇宙速度发射的卫星可认为是在绕地球轨道半径最小的圆周运动.2、发射速度大于第一宇宙速度,卫星将绕地球做椭圆轨道.3、高轨道的圆周运动涉及到变轨原理:(1) 卫星从低轨道到高轨道,需点火加速,使得卫星做离心运动,轨道半径增大;(2) 卫星从高轨道到低轨道,需点火减速,使得卫星做向心运动,轨道半径减小. 4、几个物理量的比较,如图:卫星在P 点或Q 点变轨,可知v 1P ＜v 2P , v 2Q ＜v 3Q 。

根据万有引力提供向心力有: 2GMm r =ma,解得a=2GM r ,可知卫星在同一点不同的轨道上加速度相等,如图1轨道和2轨道的P 点.三、特殊的卫星1.近地卫星:轨道半径约为地球半径(1)v 1＝7.9 km/s ；T ＝2πR v 1≈85 min. (2)7.9 km/s 和85 min 分别是人造地球卫星做匀速圆周运动的最大线速度和最小周期.2.同步卫星(1)“同步”的含义就是和地面保持相对静止，所以其周期等于地球自转周期.(2)特点①定周期：所有同步卫星周期均为T ＝24 h.②定轨道：同步卫星轨道必须在地球赤道的正上方，运转方向必须跟地球自转方向一致，即由西向东. ③定高度：由2GMm r ＝m r 224T ,可得同步卫星的轨道半径为r=7R. ④定速度：由于同步卫星高度确定，则其轨道半径确定，因此线速度、角速度大小均不变. ⑤定加速度：由于同步卫星高度确定，则其轨道半径确定，因此向心加速度大小也不变.例题讲解【例1】下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是( )A.人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于或等于7.9 km /s 、小于11.2 km/sB.火星探测卫星的发射速度大于16.7 km/sC.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【例2】如图所示，牛顿在思考万有引力定律时就曾设想，把物体从高山上O点以不同的速度v水平抛出，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，则下列说法正确的是()A.以v<7.9 km/s的速度抛出的物体可能落在A点B.以v<7.9 km/s的速度抛出的物体将沿B轨道运动C.以7.9 km/s<v<11.2 km/s的速度抛出的物体可能沿C轨道运动D.以11.2 km/s<v<16.7 km/s的速度抛出的物体可能沿C轨道运动【例3】北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性三维卫星定位与通信系统(CNSS)，建成后的北斗卫星导航系统包括多颗同步卫星和多颗一般轨道卫星.关于这些卫星，以下说法正确的是()A.同步卫星的轨道半径都相同B.同步卫星的运行轨道必定在同一平面内C.导航系统所有卫星的运行速度一定大于第一宇宙速度D.导航系统所有卫星中，运行轨道半径越大的，周期越小【例4】如图所示，地球赤道上的山丘e、近地卫星p和同步卫星q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动.设e、p、q的线速度大小分别为v1、v2、v3，向心加速度大小分别为a1、a2、a3，则()A.v1＞v2＞v3B.v1＜v2＜v3C.a1＞a2＞a3D.a1＜a3＜a2基础练习1、2021年6月17日，神舟十二号载人飞船与天和核心舱成功对接，对接过程如图所示，天和核心舱处于半径为r3的圆轨道Ⅲ；神舟十二号飞船处于半径为r1的圆轨道Ⅰ，当经过A 点时，通过变轨操作后，沿椭圆轨道Ⅱ运动到B处与核心舱对接，则神舟十二号飞船（）A．沿轨道Ⅰ运行的速度小于天和核心舱沿轨道Ⅲ运行的速度B．在轨道Ⅰ上运动经过A点的加速度小于在轨道Ⅱ上运动经过A点的加速度C．沿轨道Ⅱ从A运动到B的过程中，动能不断增大D．在轨道Ⅰ上运行的周期小于在轨道Ⅱ上运行的周期2、某行星的质量与地球的质量相等，但是它的半径只有地球半径的一半，已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g,万有引力常量为G，下列说法正确的是（）A．此行星表面的重力加速度为1 4 gB2gRC．地球质量为2 4gR GD．此行星的密度是32gRG π3、2022年11月1日，梦天实验舱与“天宫”空间站在轨完成交会对接，目前已与天和核心舱、问天实验形成新的空间站“T”字基本构型组合体。

6.5宇宙航行(人教版)(导学案)

教学过程学习任务补充内容或错题订正任务一知识回顾线速度周期关系式：角速度周期关系式：线速度角速度关系式：线速度角速度关系式：向心力表达式：F n= = == = =万有引力定律：F=任务二合作探究（认真阅读教材，回答下列问题）一、牛顿的设想引导1：牛顿对人造卫星原理是怎样描绘的？1、牛顿的思考：从高山上水平抛出一物体，速度一次比一次大，落地点也会一次比一次远，如果速度足够大，物体就不在落回地面，将运动，成为。

2、你认为这个物体的速度有多大，才能刚好不落回地面，成为一颗绕地球表面做匀速圆周运动的卫星呢？（看下面引导）引导2：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，人造卫星作圆周运动的向心力由提供。

引导3：人造卫星的运行速度。

设地球质量为M，卫星质量为m，轨道半径为r，由于万有引力提供向心力，则人造卫星的运行速度表达式：。

引导4：角速度和周期同轨道半径的关系呢？二、宇宙速度1、第一宇宙速度⑴推导：问题：牛顿猜想中，物体至少要以多大的速度发射，才能在地面附近绕地球做匀速圆周运动？已知地球半径为6370km。

⑵大小：。

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。

2、第二宇宙速度大小：。

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。

3、第三宇宙速度。

大小：。

意义：使卫星挣脱束缚的最小发射速度，也称为逃逸速度。

范例精析例1：已知地球半径R=6.4×106m，地球质量M=6.0×1024kg，地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，第一宇宙速度v1=7.9×103m/s。

若发射一颗地球同步卫星，使它在赤道上空运转，其高度和速度应为多大？交流与讨论：能否发射一颗周期为80min的人造地球卫星？三、梦想成真引导：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”部分．了解相关内容。

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。

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。

《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。

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 。

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＝________。

物理必修2人教新课件6.5宇宙航行导学案

物理必修2人教新课件6.5宇宙航行导学案【预习目标】1.查阅资料了解人造卫星旳有关知识·2.知道三个宇宙速度旳含义·【预习内容】1．第一宇宙速度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旳最小速度，是近地卫星旳环绕速度，是地球卫星旳最大运行速度·其值为：______________·2．第二宇宙速度，是飞行器克服地球旳引力，离开地球束缚旳速度，是在地球上发射绕太阳运行或飞到其他行星上去旳飞行器旳最小发射速度·其值为：________·第三宇宙速度，是在地面附近发射一个物体，使它挣脱太阳引力旳束缚，飞到太阳系外，必须达到旳速度·其值是_________·3．拓展辨析:a:运行速度:指卫星在稳定旳轨道上绕地球转动旳线速度b:发射速度:指被发射物体离开地面时旳初速度①宇宙速度均指发射速度②第一宇宙速度为在地面发射卫星旳最小速度，也是环绕地球运行旳最大速度·【预习自测】1.人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其速度是下列旳（）A．一定等于7.9 km/s B．等于或小于7.9 km/sC．一定大于7.9 km/s D．介于7.9～11.2 km/s之间2.人造卫星以地心为圆心，做匀速圆周运动，下列说法正确旳是（）A.半径越大，速度越小，周期越小B.半径越大，速度越小，周期越大C.所有卫星旳速度均是相同旳，与半径无关D.所有卫星旳角速度均是相同旳，与半径无关3. 在地球 (看作质量均匀分布旳球体)上空有许多人造卫星,下面说法中正确旳是 ( )A. 它们旳质量可能不同B. 它们旳速度可能不同C. 它们旳向心加速度可能不同D. 它们离地心旳距离可能不同4. 关于第一宇宙旳速度，下面说法正确旳是（）A．它是人造地球卫星绕地球飞行旳最小速度B．它是人造地球卫星在近地圆轨道上旳运行速度C．它是能使卫星进入近地圆形轨道旳最小发射速度D．它是卫星在椭圆轨道上运动时近地点旳速度【我旳疑惑】探究案【学习目标】1.第一宇宙速度旳推导过程·2.能够建立环绕速度与轨道半径旳关系·3.能够区分人造地球卫星旳运行速度和发射速度·【学习重点】第一宇宙速度旳推导过程·【学习难点】环绕速度与轨道半径旳关系·【方法指导】自主阅读、合作探究、精讲精练·【自主探究】一、第一宇宙速度旳推导【思考】抛出旳石头会落地，为什么卫星、月球没有落下来？1．平抛物体旳速度逐渐增大，物体旳落地点如何变化？2．速度达到一定值后，物体能否落回地面？3．若不能，此速度必须满足什么条件？4．若此速度再增大，又会出现什么现象？5．此抛出旳物体速度增大何种程度才能绕地球做圆周运动？总结：1.第一宇宙速度：大小：意义：2.第二宇宙速度：大小：意义：3.第三宇宙速度：大小：意义：思考：利用所学知识，能否用其他方法推导第一宇宙速度旳表达式？二、人造地球卫星环绕速度与轨道半径旳关系·已知某人造地球卫星距离地面旳高度为地球半径旳2倍，设地球质量为M，地球半径为R，试求解该卫星旳运行速度？思考：如果卫星旳轨道半径增大，其运行速度如何变化？卫星旳发射难度是困难了还是容易了？总结：人造地球卫星旳环绕速度与轨道半径旳关系？拓展：人造地球卫星旳周期、线速度、角速度、向心加速度与轨道半径旳关系？例题：1970年4月25日18点，新华社授权向全世界宣布：1970年4月24日，中国成功地发射了第一颗人造卫星，卫星向全世界播送“东方红”乐曲·已知卫星绕地球一圈所用时间T=114分钟，地球半径R=6400km，地球质量M=6×1024kg·试估算这颗卫星旳离地平均高度·【当堂检测】1．人造地球卫星由于受大气阻力，其轨道半径逐渐减小，其相应旳线速度和周期旳变化情况（）A. 速度减小，周期增大B. 速度减小，周期减小C. 速度增大，周期增大D. 速度增大，周期减小2.一颗人造卫星在离地面高度等于地球半径旳圆形轨道上运行，已知卫星旳第一宇宙速度是v1＝7.9km/s，求：（1）这颗卫星运行旳线速度多大？（2）它绕地球运动旳向心加速度多大？【课后作业】请完成教材P48页1、2、3题训练案1．航天飞机绕地球做匀速圆周运动时，机上旳物体处于失重状态，是指这个物体（）A. 不受地球旳吸引力B. 受到地球吸引力和向心力平衡C. 受到地球旳引力提供了物体做圆周运动旳向心力D. 对支持它旳物体旳压力为零2．关于宇宙速度，下列说法正确旳是（）A．第一宇宙速度是能使人造地球卫星绕地球飞行旳最小发射速度B．第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行旳最小速度C．第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时近地点旳速度D．第三宇宙速度是发射人造地球卫星旳最小速度3．假如一颗做圆周运动旳人造地球卫星旳轨道半径增大到原来旳2倍，仍做圆周运动，则( )A．根据公式v=ωr，可知卫星运动旳线速度将增大到原来旳2倍B．根据公式F=mv2/r，可知卫星所需旳向心力将减小到原来旳1/2C．根据公式F=GMm/r2，可知地球提供旳向心力将减小到原来旳1/4D．根据上述B和C中给出旳公式，可知卫星运动旳线速度将减小到原来旳2/24．关于绕地球做匀速圆周运动旳人造地球卫星，以下判断正确旳是( )A．同一轨道上，质量大旳卫星线速度大B．同一轨道上，质量大旳卫星向心加速度大C．离地面越近旳卫星线速度越大D．离地面越远旳卫星线速度越大5．据观测，某行星外围有一模糊不清旳环，为了判断该环是连续物还是卫星群，又测出了环中各层旳线速度υ旳大小与该层至行星中心旳距离R，则以下判断中正确旳是( ) A．若v与R成正比，则环是连续物B．若υ与R成反比，则环是连续物C．若v2与R成正比，则环是卫星群D．若υ2与R成反比，则环是卫星群6．1990年3月，中国紫金山天文台将1965年9月20日发现旳第2752号小行星命名为吴健雄星，其直径32km·如该行星旳密度和地球旳密度相同，则对该小行星而言，第一宇宙速度为多少？（已知地球半径R0=6400km，地球旳第一宇宙速度v1≈8km/s）。

宇宙航行导学案(有答案)

班级组别姓名编写教师第六章万有引力与航天第五节宇宙航行【学习主题】万有引力定律在航天技术中的应用【教学目标】1．知道三个宇宙速度的含义和数值，会计算第一宇宙速度2．掌握人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系．3．理解近地卫星、同步卫星的区别．4．掌握卫星的变轨问题．【自主学习】一、人造地球卫星1．人造地球卫星的发射及原理 (1)牛顿设想：如图所示，当物体被抛出的速度时，它将围绕地球而不再落回地面，成为一颗人造地球卫星．(2)发射过程简介：如图乙所示，发射人造地球卫星，一般使用三级火箭，最后一级火箭脱离时，卫星的速度称为，使卫星进入地球轨道的过程也大致为三个阶段．2．动力学特点一般情况下可认为人造卫星绕地球做运动，其向心力由地球对它的提供．3．卫星环绕地球运动的规律由G m E mr 2＝m v 2r 可得v ＝Gm E r .二、宇宙速度三种宇宙速度【合作探究】思考判断(1)发射人造地球卫星需要足够大的速度．()(2)卫星绕地球运行不需要力的作用．()(3)卫星的运行速度随轨道半径的增大而增大．()(4)绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s.()(5)在地面上发射人造地球卫星的最小速度是7.9 km/s.()(6)要发射一颗月球人造卫星，在地面的发射速度应大于16.7 km/s.()【拓展导学】一、人造卫星和同步卫星问题1．人造卫星的轨道：卫星绕地球做匀速圆周运动时，由地球对它的万有引力充当向心力．因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，而这样的轨道有多种，其中比较特殊的有与赤道共面的赤道轨道和通过两极点上空的极地轨道．当然也存在着与赤道平面呈某一角度的圆轨道．如图所示．2．人造卫星的运行规律：人造卫星的运行规律类似行星运行规律．见下表．3．地球同步卫星(1)概念：相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星，叫作地球同步卫星．(2)特点：①确定的转动方向：和地球自转方向一致；②确定的周期：和地球自转周期相同，即T ＝24 h ；③确定的角速度：等于地球自转的角速度；④确定的轨道平面：所有的同步卫星都在赤道的正上方，其轨道平面必须与赤道平面重合；⑤确定的高度：离地面高度固定不变(3.6×104 km)；⑥确定的环绕速率：线速度大小一定(3.1×103 m/s)．二、第一宇宙速度的理解和计算1．计算方法对于近地人造卫星，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，则方法一：r ≈R ―――――→万有引力提供向心力G MmR 2＝m v 2R ―→v ＝GMR ≈7.9 km/s方法二：万有引力近似等于卫星重力―――――→卫星重力提供向心力mg ＝m v 2R ―→v ＝gR ≈7.9 km/s 2．决定因素：由第一宇宙速度的计算式v ＝GMR 可以看出，第一宇宙速度的值由中心天体决定，第一宇宙速度的大小取决于中心天体的质量M 和半径R ，与卫星无关．3．对发射速度和环绕速度的理解(1)“最小发射速度”：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．(2)“最大环绕速度”：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G Mmr 2＝m v 2r 可得v ＝GMr ，轨道半径越小．线速度越大，所以在这些卫星中，近地卫星的线速度即第一宇宙速度是最大环绕速度．三、人造卫星的变轨问1．卫星的变轨问题卫星变轨时，先是线速度v 发生变化导致需要的向心力发生变化，进而使轨道半径r 发生变化．(1)当卫星减速时，卫星所需的向心力F 向＝m v 2r 减小，万有引力大于所需的向心力，卫星将做近心运动，向低轨道变迁．(2)当卫星加速时，卫星所需的向心力F 向＝m v 2r 增大，万有引力不足以提供卫星所需的向心力，卫星将做离心运动，向高轨道变迁．以上两点是比较椭圆和圆轨道切点速度的依据．2．飞船对接问题(1)低轨道飞船与高轨道空间站对接如图所示，低轨道飞船通过合理地加速，沿椭圆轨道(做离心运动)追上高轨道空间站与其完成对接．(2)同一轨道飞船与空间站对接如图所示，后面的飞船先减速降低高度，再加速提升高度，通过适当控制，使飞船追上空间站时恰好具有相同的速度．【总结反思】【当堂检测】1．关于地球同步卫星的说法正确的是( )A ．所有地球同步卫星一定在赤道上空B ．不同的地球同步卫星，离地高度不同C ．不同的地球同步卫星的向心加速度大小不相等D ．所有地球同步卫星受到的向心力大小一定相等2．我国发射的“天宫”一号和“神舟”八号在对接前，“天宫”一号的运行轨道高度为350 km ，“神舟”八号的运行轨道高度为343 km.它们的运行轨道均视为圆周，则 ( )A ．“天宫”一号比“神舟”八号速度大B ．“天宫”一号比“神舟”八号周期长C ．“天宫”一号比“神舟”八号角速度大D ．“天宫”一号比“神舟”八号加速度大3．(多选)如图所示，a 、b 是两颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，它们距地面的高度分别是R和2R(R为地球半径)．下列说法中正确的是() A．a、b的线速度大小之比是2∶1B．a、b的周期之比是1∶2 2C．a、b的角速度大小之比是36∶4D．a、b的向心加速度大小之比是9∶44.若取地球的第一宇宙速度为8 km/s，某行星质量是地球的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/s B．32 km/s C．4 km/s D．2 km/s5.(多选)如图所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步轨道3.轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点(如图所示)则当卫星分别在1、2、3轨道正常运行时，以下说法正确的是()A．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B．卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度C．卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度D．卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度【课后作业】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2．(多选)关于环绕地球运行的卫星，下列说法正确的是()A．分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，可能具有相同的周期B．沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速率C．在赤道上空运行的两颗地球同步卫星，它们的轨道半径有可能不同D．沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面一定会重合3．(多选)2017年4月，我国第一艘货运飞船天舟一号顺利升空，随后与天宫二号交会对接．假设天舟一号从B点发射经过椭圆轨道运动到天宫二号的圆轨道上完成交会，如图所示，A、B两点分别为椭圆轨道的远地点和近地点．则()A．天宫二号的运行速度小于7.9 km/sB．天舟一号在A点的速度大于天宫二号的运行速度C．天舟一号运行周期小于天宫二号的运行周期D．天舟一号在A点的加速度大于天宫二号在A点加速度4．(多选)如图所示，一飞行器围绕地球沿半径为r的圆轨道1运动．经P点时，启动推进器短时间向前喷气使其变轨，2、3是与轨道1相切于P点的可能轨道．则飞行器()A．相对于变轨前运行周期变长B．变轨后将沿轨道3运动C．变轨前、后在两轨道上经P点的速度大小相等D．变轨前、后在两轨道上经P点的加速度大小相等【自主学习】一、人造地球卫星1.足够大旋转发射速度2.匀速圆周万有引力二、宇宙速度7.9 匀速圆周运动11.2 地球16.7 太阳最小【合作探究】√×××√×【当堂检测】1 A 2B 3 CD 4A 5BD【课后作业】1A 2AB 3AC 4BD。

宇宙航行导学案(示范课使用)

§6.5 宇宙航行导学案姓名_______ 日期_______ 总第____页高一物理备课组学习目标：1．知道人造卫星的发射原理，会推导第一宇宙速度。

知道三个宇宙速度的含义。

2．掌握用万有引力定律和圆周运动知识求解有关卫星运动的基本问题。

学习重点：1．第一宇宙速度的推导2．卫星的运行速度、角速度、周期与轨道半径的关系。

学习难点：人造卫星的运行速度与卫星发射速度的区别学习流程：知道卫星发射原理5ˊ 推导第一宇宙速度20ˊ探究卫星v 、w 、T 与r 的关系15ˊ探索宇宙的历程10ˊ 自主学习构建新知识：【自主探究一】宇宙速度 1、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。

如果抛出的速度足够大，物体就不再落回地面，它将运动，成为一颗。

例. 设地球质量为M ，半径为R ，求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？请你用万有引力和圆周运动的有关知识把它算出来，要求写出计算步骤和结果。

（M=,1098.524kg ⨯ R=m 6104.6⨯）【点拨】这个物体运动所需的向心力是由提供的，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r ，根据牛顿第二定律列得方程：【小结】叫做第一宇宙速度。

2、第一宇宙速度的另一种推导方法：若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s 2，地球半径R=6400km ，推导第一宇宙速度。

【点拨】在地面附近，万有引力近似等于重力，重力提供卫星做匀速圆周运动的向心力。

【思考讨论】由表达式rMGv =可看出第一宇宙速度是环绕地球做匀速圆周运动的最大速度，但第一宇宙速度又是发射人造地球卫星所必须达到的最小速度，这又怎么理解？【小结】第一宇宙速度既是发射速度，也是环绕速度 3、第二宇宙速度，大小：。

意义：使卫星挣脱束缚，成为绕运行的人造行星的最小发射速度。

宇宙航行导学案

6.5宇宙航行(导学案)

宇宙航行导学案

6—5《宇宙航行》导学案

7.4 宇宙航行 导学案-2023学年高一物理人教版(2019)必修第二册

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宇宙航行导学案

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