6.5宇宙航行新编导学案

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）