6.5宇宙航行新编导学案
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。
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。
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。
人教版高中物理必修二导学案：6.5 宇宙航行
6.5 宇宙航行[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 感知人类探索宇宙的梦想，树立献身科学的人生价值观［预习案］1．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，所以，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，所以，解得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，是近地卫星的环绕速度，是地球卫星的。
另外第一宇宙速度是卫星相对于地心的线速度。
地面上发射卫星时的发射速度，是卫星获得的相对地面的速度与地球自转速度的合速度。
所以赤道上自西向东发射卫星可以节省一定的能量。
2．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，其值为：。
第三宇宙速度，是在地面附近发射一个物体，使它挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须达到的速度。
其值是_________。
3．人造地球卫星（1）人造地球卫星的轨道和运行速度卫星绕地球做匀速圆周运动时，是地球的引力提供向心力，卫星受到地球的引力方向指向地心，而做圆周运动的向心力方向始终指向圆心，所以卫星圆周运动的圆心和地球的地心重合。
这样就存在三类人造地球卫星轨道：①赤道轨道，卫星轨道在赤道平面，卫星始终处于赤道上方；②极地轨道，卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星通过两极上空；③一般轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。
对于卫星的速度要区分发射速度和运行速度，发射速度是指将卫星发射到空中的过程中，在地面上卫星必需获得的速度，等于第一宇宙速度，卫星能在地面附近绕地球做匀速圆周运动，大于第一宇宙速度而小于第二宇宙速度时，卫星做以地球为焦点的椭圆轨道运动。
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）。
6.5宇宙航行导学案
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】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，线速度、角速度、周期与轨道半径 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。
【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：1.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】1 .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？2 .牛顿对人造卫星原理是怎样描绘的?3 .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：4 .第一宇宙速度大小：km∕s o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。
5 .第二宇宙速度大小：km/sc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。
6 .第三宇宙速度大小：km/sc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”部分.并交流你们的想法。
v≡16.7 km/s 三个竽生连度【合作探究】(认真阅读教材，小组探究合作，解决下列问题并积极展示交流探究成果)例1.设地球质量为M,卫星质量为m,轨道半径为r,由尸万=方向，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 o拓展L若已知地球半径R,地球表面重力加速度g,不知地球质量M,结果如何表示呢?拓展2：若已知地球半径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?=4： 1, 针对练习L有两颗人造卫星，都绕地球做匀速圆周运行，已知它们的轨道半径之比n： r2求这颗卫星的：⑴线速度之比；⑵角速度之比；⑶周期之比；(4)向心加速度之比。
6.5宇宙航行 导学案
班级_______________ 姓名_______________【学习目标】1.了解人造地球卫星的最初构想2.会解决设计人造地球卫星运动的较简单问题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。
【课前预习】1.________曾想过，把物体从高山上抛出，如果________足够大，物体就_______________,它将绕地球运动，成为_________________________。
2.如地球质量为M，绕地球做匀速圆周运动的飞行器的质量为m，飞行速度为v，它到地心的距离为r，则地球对它的万有引力为F=_______________，飞行器的向心力Fn=______________，由于万有引力提供向心力，则有等式__________________________________成立，解得v=___________________。
可见人造地球卫星的运行速度与_____________________有关。
3.离地面100—200km的地球卫星通常称为近地卫星，它到地心的距离（圆周运动半径）近似等于地球r=R=6400km，地球质量M=5.98×10^24kg代入上题的速度公式，得v=___________Km/s，这就是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫做____________________________。
4.在地面附近发射飞行器，如果速度大于___________而小于______________，它绕地球运行的轨迹就不是圆而是__________。
当物体的速度等于或大于___________时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。
我们把这个速_______________________________。
5.在地面附近发射物体，要使物体挣脱太阳的束缚，买到太阳系外，必须使它的速度等于或大于_______________km/s。
(周四)6.5宇宙航行导学案
6.5 宇宙航行导学案班级第组姓名（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。
卫星运行的线速度，角速度，周期，向心加速度与轨道半径的关系（提示：黄金代换式：GM=gR2）结论：卫星运行的线速度、角速度、周期都与卫星的质量无关，仅由决定。
一、梦想成真（4min）19世纪中叶，俄罗斯学者，齐奥尔科夫斯基，提出利用，运载发射卫星。
1957年10月4日，世界上第一颗人造卫星成功在发射成功。
1961年4月12日，世界上第一次载人飞行，。
1969年7月16日，人类第一次登上，美国。
1970年，第一颗人造卫星发射成功。
2003年10月15日，第一次载人飞行。
2007年，一号成功发射……然而人类对宇宙的探索并不是一帆风顺的，无数探索者用自己的汗水和生命铺设了人类通往宇宙的道路……1986年1月28日，美国，挑战者号航天飞机升空后爆炸，七名宇航员遇难。
二、宇宙速度如果物体可以绕地球做圆周运动，要以多大的速度水平速度抛出呢？方法一：方法二：1．第一宇宙速度大小：。
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。
注意：发射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星绕地球运动的轨迹不是圆，而是椭圆。
最大的，最小的！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。
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。
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。
例题：下列那些卫星可能围绕地球做圆周运动的（）A. 环绕速度为5.6 km/sB. 发射速度为5.6 km/sC. 环绕周期为85 min （已知近地卫星周期约为85min）D. 发射速度为13.2 km/sE. 环绕周期为2 4 h1.关于第一宇宙速度，下列说法哪些是正确的？（）A、它是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最小运行速度B、这是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度C、它是人造卫星绕地球飞行所需的最小发射速度D、它是人造卫星绕地球运动的最大运行速度2.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∶4B．它们的运行线速度之比v A∶v B＝4∶1C．它们所受的向心力之比F A∶F B＝4∶1D．它们的运行角速度之比ωA∶ωB＝8∶14.已知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7．9 km／s，周期为84 min．那么在月球上发射—颗近月卫星的环绕速度多大?它的周期多大?作业：1、阅读课本的P46-47《科学漫步》2、课本P48《问题与练习》1-3题你学到了什么？。
高中物理6.5宇宙航行导学案
第六章万有引力与航天第五节宇宙航行【学习目标】1．了解人造地球卫星的有关知识和航天发展史；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．理解卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。
【重点、难点】重点：第一宇宙速度的推导。
难点：卫星运行的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。
预习案【自主学习】1．第一宇宙速度是指卫星在____________绕地球做匀速圆周运动的速度，也是绕地球做匀速圆周运动的____________速度。
第一宇宙速度也是将卫星发射出去使其绕地球做圆周运动所需要的________发射速度，其大小为________。
2．第二宇宙速度是指将卫星发射出去使其克服____________，永远离开地球，即挣脱地球的________束缚所需要的最小发射速度，其大小为________。
3．第三宇宙速度是指使发射出去的卫星挣脱太阳________的束缚，飞到____________外所需要的最小发射速度，其大小为________。
4、同步卫星就是相对地球的卫星，它只能处于上空，它的运转周期是。
【学始于疑】1、抛出的石头会落地，为什么卫星，月球没有落下来？卫星，月球没有落下来必须具备什么条件？2、宇宙速度是发射速度还是环绕速度？3、为什么说第一宇宙速度是最小的发射速度，是最大的环绕速度？探究案【合作探究一】宇宙速度问题1：将物体以水平速度从某一高度抛出，当速度增加时，水平射程增大，速度增大到某一值时，物体能否落回地面？若不能，此速度必须满足什么条件？问题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?方法一：设地球质量为M，被抛出去的物体的质量为m，物体绕地球运行的轨道半径为r，卫星的环绕度为v方法二：问题3：为什么说第一宇宙速度是最小的发射速度，是最大的环绕速度？归纳总结:（1），叫地球第一宇宙速度，又叫环绕速度。
它是发射一个物体、使其成为地球卫星的；也是卫星绕地球做圆周运动的。
6.5宇宙航行导学案
§6.5 宇宙航行班级组别姓名学习目标：1．知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。
2．知道并会分析卫星的运行速度与轨道半径的关系。
会分析人造地球卫星的受力和运动情况。
学习导航：一、自主学习：学习任务：（阅读课本44—48页内容，认识卫星的发射、运行、变轨、回收等问题，完成学习单上有关学习内容，在学习任务中用红笔勾画出自己的学习疑点）聚焦目标 1 宇宙速度1.牛顿关于发射人造地球卫星的构想：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。
当速度足够大时，物体就不会落回地面，将围绕地球运转，成为一颗绕地球运动的。
2.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。
[试一试]：设地球的质量为M，人造地球卫星的质量为m、运行速度为v、它到地心的距离为r，卫星做匀速圆周运动的向心力由提供，即，则v= 。
当卫星在地球表面附近运动时，它到地心的距离可以看作地球的半径R=6400Km，则v= km/s。
[想一想]：有没有其它方法推导地球的第一宇宙速度？[思考与讨论]：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？卫星的周期跟半径是什么关系？卫星的周期什么时候最小？什么是地球同步卫星？地球同步卫星有哪些特点？3.第二宇宙速度:[说一说]：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。
4.第三宇宙速度:[说一说]：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。
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________。
6.5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；bc 地a。
人教版高一物理必修2导学案设计：6.5宇宙航行
【课题名称】 6.5 宇 宙 航 行（二）
课型 新授课 课时1
【学习目标】
1.进一步了解人造卫星的有关知识。
2.了解有关同步卫星的知识。
3.了解有关卫星的发射和运行以及卫星的超重和失重。
【学习重点】 有关卫星的发射和运行以及卫星的超重和失重
【学法指导】
合作探究、归纳总结；
【导学过程】（学习方式、学习内容、学习程序、问题）
【预习导学笔记】 【知识回顾】
1.卫星绕地球做圆周运动的向心力由万有引力提供，由此推出：卫星的绕行速度、角速度、周期与半径r 的关系。
①由r v m r
Mm G 2
2=得r
GM
v =
，r 越大，v 越小。
②由22M m
G m r r
ω=得3r
GM
=
ω，r 越大，ω越小。
③由22
24T
mr r Mm G π=得GM
r T 3
24π=
，r 越大，T 越大。
式中r 是卫星运行轨道到地球球心的距离。
2.要将人造卫星发射到预定的轨道上，就需要给卫星一个发射速度。
发射速度随着发射高1的增加而增大。
最小的发射速度为
s km gR R GM
v /9.7===，即第一宇宙速度，它是人造卫星在地
面附近环绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，也是卫星的最大绕行速度。
【课前预习案】
知识点一 同步卫星
同步卫星指在赤道平面内，以和地球自转角速度相同的角速度绕地球运动的卫星。
同步卫星也叫地球静止卫星。
学案6：6.5 宇宙航行
6.5 宇宙航行【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，会推导第一宇宙速度。
3．正确理解人造卫星做圆周运动时，各物理量之间的关系。
【知识梳理】一、人造地球卫星的轨道人造卫星的轨道可以是椭圆轨道，也可以是圆轨道.1、椭圆轨道：地心位于椭圆的一个焦点上.2、圆轨道：卫星绕地球做匀速圆周运动，卫星所需的向心力由万有引力提供，由于万有引力指向地心，所以卫星的轨道圆心必然是地心，即卫星在以地心为圆心的轨道平面内绕地球做匀速圆周运动.总之，地球卫星的轨道平面可以与赤道平面成任意角度，但轨道平面一定过地心。
当轨道平面与赤道平面重合时，称为赤道轨道；当轨道平面与赤道平面垂直时，即通过极点，称为极地轨道，如图所示.二、地球同步卫星1、定义：相对于地面静止的卫星，又叫静止卫星.3、六个“一定”①同步卫星的运行方向与地球自转方向一致.②同步卫星的运转周期与地球自转周期相同，T=24h.③同步卫星的运行角速度等于地球自转的角速度.④同步卫星的轨道平面均在赤道平面上，即所有的同步卫星都在赤道的正上方.⑤同步卫星的高度固定不变，同步卫星距地面高度h= 3. 6×104 km.三、人造地球卫星的向心加速度a、线速度v、角速度ω、周期T跟轨道半径r的关系人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，地球对卫星的万有引力提供向心力（地球质量为M，卫星质量为m )1、由G Mm r 2 = ma n 得a n = G Mr2 ，则r 越大，a n 越小。
2、由G Mmr 2 = m v 2r 得v =rGM ，则r 越大，v 越小.对于近地卫星（r =R 地）的线速度v =地R GM=地R g =7.9km/s ，即第一宇宙速度，是卫星绕地球做圆周运动的最大速度，也是发射卫星的最小速度.3、由G Mmr 2 = m ω2r 得ω=3rGM ，则r 越大，ω越小. 4、由G Mm r 2 =m (T π2)2r 得 T =GMr 324π，则 r 越大，T 越大.对于近地卫星（r =R 地）的周期T=5063s≈84min ，其他所有卫星的周期都大于这个数值， 即该值是地球卫星周期的最小值.※人造卫星在圆轨道上运行时，由于万有引力提供向心力，所以处于完全失重状态，凡是和重力有关的现象都会消失. 四、三个宇宙速度1、第一宇宙速度（环绕速度）（1）定义：又叫环绕速度，是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所具有的速度.是人造地球卫星的最小发射速度，v =7.9km/s（2）推导：设地球的质量为M ，卫星的质量为m ,卫星到地心的距离为r ，卫星做匀速圆周运动的线速度为v ：2、第二宇宙速度（脱离速度）在地面上发射物体，使之能够脱离地球的引力作用，成为绕太阳运动的人造行星或绕其他行星运动的人造卫星所必需的最小发射速度，其大小为11.2 km/s. 3、第三宇宙速度（逃逸速度）在地面上发射物体，使之最后能脱离太阳的引力作用，飞到太阳系以外的宇宙空间所必需的最小速度，其大小为 16.7 km/s.（1）第一宇宙速度是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度，也是最小发射速度. （2）当在地面上以7.9 km/s<v <11.2 km/s 的速度发射卫星时，该卫星的轨道是椭圆，地球位于椭圆的一个焦点上.（3）三个宇宙速度分别为三种不同情况下在地面附近的最小发射速度.不同星球的第一宇宙速度不同.五、卫星轨道变化问题卫星从低轨道→高轨道：做离心运动，受力条件：提供的向心力（万有引力）< 所需向心力（m v 2r ）卫星应加速才能变轨；卫星从高轨道→低轨道：做近心运动，受力条件：提供的向心力（万有引力）> 所需向心力（m v 2r ）卫星需减速才能变轨。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
6.5宇宙航行导学案
班级姓名
【学习目标】
1.了解人造地球卫星的最初构想.
2.记住三个宇宙速度的含义和数值
3.会推导第一宇宙速度。
4..会分析人造地球卫星的受力和运动情况
【学习重点】
第一宇宙速度的推导过程和方法。
【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、掌握有关人造卫星计算及计算过程中的一些代换。
【知识链接】
向心力表达式：F n= = =
=
【学习内容】
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。
1规律探究：宇宙速度
（1）.第一宇宙速度
叫做第一宇宙速度。
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v1。
飞行器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，根据牛顿第二定律得方程：，
可解出v1=___ __=___ __ km/s。
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，所以，解得v1=___ __=___ __ km/s。
（2）．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：v2=________。
（3）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，必须达到的最小发射速度。
其值是v3=_________。
2.人造地球卫星
思考讨论：卫星绕地球做匀速圆周运动时，是什么力提供向心力？，
卫星受到地球的引力方向指向地心，而做圆周运动的向心力方向始终指向圆心，所以卫星做圆周运动的圆心和地球的地心有什么关系？
这样就存在三类人造地球卫星轨道：
① 赤道轨道：卫星轨道在赤道平面，卫星始终处于赤道上方；
② 极地轨道：卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星通过两极上空；
③一般轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。
思考与讨论：
1、请大家看下面的几条卫星轨道，
2.地球有很多人造地球卫星， 运动：
（1）它们的运行的线速度与什么有关？
说明：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）它们的角速度与什么有关？
（3）它们的周期与什么有关？
A
（4）它们的的向心加速度与什么有关？
讨论：如果卫星绕地球做匀速圆周运动，那么卫星的圆周运动半径越大，线速度越 ；角速度越 ；周期越 ；向心加速度越 。
(填“大”或“小”)
与卫星质量 关。
(填“有”或“无”)
例1、 如图所示，m 1>m 2>m 3>m 4，试比较四颗卫星的线速度、 角速度、周期及加速度的大小关系。
【当堂检测】
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运行的最小速度
B ．它是人造卫星绕地球运行的最大速度
C ．它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度
D ．它是能使卫星进人近地圆形轨道的最小发射速度
2．设第一、第二、第三宇宙速度分别是V 1、V 2、V 3，则 ( )
A ．V 1＝7．9 km ／s ，7．9 km ／s ＜V 2≤11．2km ／s ，
11．2km ／ｓ＜V 3≤16．7km ／s
B ．7．9 km ／s ≤V 1＜11．2km ／s ， V 2＝11．2 km ／s ，
11．2km ／ｓ＜V 3≤16．7km ／s
C ． 7．9 km ／s ≤V 1＜11．2km ／s ， 11．2km ／ｓ≤V 2＜16．7km ／s V 3＝16．7 km ／s ，
D ．V 1＝7．9 km ／s ，V 2＝11．2km ／s ，V 3＝16．7km ／s
3．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
4．如图所示，a 、b 、c 是在地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，且M a =M b >M c ，下列说法中错误的是（ ） A ．b 、c 的线速度大小相等，且小于a 的线速度 B ．b 、c 运行周期相同，且大于a 的运行周期
C ．b 、c 的向心加速度大小相等，且小于a 的向心加速度
D ．b 、c 的向心力大小相等，且小于a 的向心力
5．有两颗质量相同的人造卫星A 、B ，其轨道半径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
补充练习（自习作业）：1．据报道，“嫦娥一号”和“嫦娥二号”绕月飞行器的圆形轨道距月球表面分别约为200Km 和100Km ，运动速率分别为v 1和v 2，那么v 1和v 2的比值为（月球半径取1700Km ）（ ）
A ．1918
B
C
D ．1819
2.海王星的质量约是地球的16倍，它的半径是地球的4倍，地球的第一宇宙速度为7.9km/s ，则海王星的第一宇宙速度为多大？
构建本节知识网络
学习反思（反思学习中存在的问题，包括知识和方法）。