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 。

A
B C D
（2）人造卫星的运行速度、角速度、周期与半径的关系
设地球质量为M ，卫星质量为m ，轨道半径为r ，引力常量为G 。

因为万有引力提
供向心力，则人造卫星的运行速度v= ；环绕周期T= ；
角速度ω= 。

三、梦想成真
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：
【课堂检测】
1、人造地球卫星的轨道半径越大，则（ ）
A.速度越小，周期越小
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
2、人造地球卫星的质量m ，环绕地球的线速度为v ，角速度ω，轨道半径为R ，
地球的质量M ．当人造地球卫星的轨道半径2R 时，下列说法中正确的是 ( )
A ．根据G M/R v =，卫星的线速度减小为v ／2
B ．根据gR v =，卫星的线速度增大为v 2
C ．根据R v /=ω，卫星的角速度减小到ω／2
D ．根据2/R GMm F =，卫星的向心力减小到原来的1／4
3、有两颗质量相同的人造卫星A 、B ，其轨道半径分别为R A 、R B ，R A ∶R B ＝1∶4，
那么下列判断中正确的有 ( )
A ．它们的运行周期之比T A ∶T
B ＝1∶4
B ．它们的运行线速度之比v A ∶v B ＝4∶1
C ．它们所受的向心力之比F A ∶F B ＝4∶1
D ．它们的运行角速度之比ωA ∶ωB ＝8∶1
4、关于人造卫星，下列说法中不可能的是 ( )
A ．人造卫星环绕地球运行的速率是7.9km ／s
B ．人造卫星环绕地球运行的速率是5.0km ／s
C ．人造卫星环绕地球运行的周期是80min
D ．人造卫星环绕地球运行的周期是200min
【小结】。