宇宙航行新导学案
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。
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＝________。
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。
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。
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。
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=_________=_______=_______;所需的向心力最小；季节中的花开花落，都有自己的命运与节奏，岁月如歌的谱曲与纳词，一定是你。
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）。
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
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
学习流程课题引入：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。
当速度充足大时，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。
学：一、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？卫星的周期跟半径是什么关系？卫星的周期什么时候最小？（1）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=_________=_____ __=____ ___;①a=_____ __,可见随着轨道半径增大，卫星的向心加速度减小，向心力减小；○2w=___ _____,随着轨道半径的增大，卫星的角速度；○3T=______ ___,随着轨道半径的增大，卫星绕地球运行的周期，近地卫星的周期约为84.6min，其他卫星的周期都大于这个数值；○4v=_____ ___,随着轨道半径的增大，卫星线速度；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。
二、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，假如速度，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，它到地心的距离能够看作地球的半径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？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。
《宇宙航行》导学案
第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，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。
二、【复习回顾】1．通过对上节内容的学习，请总结依据万有引力定律，求天体质量的基本思路是什么? （1）（2）三、【预习探究】（一）【人造地球卫星】【问题1】设地球质量为M，卫星质量为m，轨道半径为r（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：Array（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：【总结】人造卫星距离地球越远，线速度越，角速度，周期越，向心加速度越；【问题2】人造地球卫星的轨道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，而做圆周运动的向心力方向始终指向，所以卫星做圆周运动的和地球的重合。
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。
【问题3】两种常见的卫星1.近地卫星：（贴近地球表面附近做圆周运动的卫星）（1）特点：半径等于半径（2）已知地球质量为M，地球半径R=6400Km，地球表面重力加速度g=9.8m/s2,根据以上知识，试求出近地卫星的环绕速度V？（3）【总结】它的运行速度是___ _ ____,也是卫星的___ ___环绕速度，【拓展】试分析近地卫星的周期2.同步卫星：（是指相对于地面静止的卫星）【特点】①周期②角速度③轨道半径r：若已知地球质量为M，同步卫星周期为T，试写出同步卫星轨道半径r表达式④高度h：若地球半径为R，条件与③相同，可得同步卫星距离地面的高度h为⑤轨道：轨道平面与赤道平面___ ___;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；【总结】同步卫星的七个确定：（二）【卫星的发射】【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，将做运动，成为。
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)-教育文档
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。
4. 拱桥问题回顾：①质量为m的汽车在拱形桥上以速度V行驶，若桥面的圆弧半径为R，试画出受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力．②请同学们进一步考虑当汽车对桥的压力刚好减为零时，汽车的速度有多大．当汽车的速度大于这个速度时，会发生什么现象?③地球可看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径（约为6400Km），请在上一问中代入数据计算出结果，发现什么问题吗？二、宇宙速度1．第一宇宙速度：航天器沿地球表面作圆周运动时必须具备的速度，也叫环绕速度。
大小：7.9km\s 。
意义：第一宇宙速度是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，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。
2．第二宇宙速度大小：人造天体脱离地球引力束缚所需的最小速度。
意义：使卫星挣脱地球引力的束缚，成为绕太阳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。
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6.5宇宙航行导学案李鑫锐
班级姓名
【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.记住三个宇宙速度的含义和数值
3.了解人造卫星的有关知识，知道近地卫星、同步卫星的特点
4..卫星变轨问题
【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=_________。
例、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，这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/s
2.人造地球卫星
思考讨论：a.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， b.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，
试判断哪几条是可能的，哪几条是不可能的？
2.地球有很多人造地球卫星， 这些卫星有快有慢，如果卫星的运动是匀速圆周运动：
（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？
A B C D
（3）它们的周期与什么有关？
（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，m1>m2>m3>m4，试比较四颗卫星的线速度、Array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．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
三.同步卫星
卫星环绕地球的角速度与地球自转的周期相同，相对于地面静止，因此从地球上看它总在某地的正上方，因此叫做地球同步卫星。
1.各个国家发射的同步卫星距离地面高度是否相同？为什么？
2.同步卫星是否会发生碰撞？为什么？
总结：同步卫星的特点：
1）、定周期：T=24 h
（2）、定轨道：地球同步卫星在通过赤道的平面上运行，
（3）、定高度：离开地面的高度h为定值，约为地球轨道半径的6倍。
h = 36000千米
（4）、定速率：所有同步卫星环绕地球的速度都相同。
V = 3千米/秒
教师介绍地球同步卫星的第五个特点：
（5）、定点：每颗卫星都定在世界卫星组织规定的位置上。
练习：关于地球同步卫星的下述说法中，正确的是（）
A.同步卫星要和地球自转同步，它离地面的高度和环行速度都是确定的
B.同步卫星的角速度和地球自转角速度相同，但同步卫星的高度和环行速度可以选择
C.同步卫星在地球上空的纬度可以选择
D.同步卫星的轨道在地球赤道面内
补充：卫星变轨问题
发射同步卫星时，可以先将卫星发送到近地轨道Ⅰ，使其绕地球做匀速圆周运动，速率为v1；变轨时在P点点火加速，短时间内将速率由v1增加到v2，使卫星进入椭圆形的转移轨道Ⅱ；卫星运行到远地点Q时的速率为v3；v3__v2；此时进行第二次点火加速，在短时间内将速率由v3增加到v4；v4__v1；使卫星进入同步轨道Ⅲ，绕地球做匀速圆周运动。