陕西省延长县中学高中物理《5.4 飞出地球去2》导学案 沪科版必修2.doc

延长县中学学生自主学习导学案科 目物理课 题飞出地球去课型新授课设计人卫尚昆审查人卫尚昆审批人序号5-05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。2、知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。学习重点对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领域。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。学法指导1、依据预习案通读教材，进行知识梳理；勾画课本并写上提示语、标注序号；熟记基础知识，完成预习自测题目上。2、将预习中不能解决的问题标记出来，并填写到后面“我的疑惑”处。3、独立完成。学 习 过 程笔 记预习案课前预习阅读教材内容，完成下列问题：一、人造卫星1、人造卫星的工作原理卫星绕地球做匀速圆周运动时， 提供向心力，即= ，期中r为 的距离。 2、卫星的绕行速度、角速度、周期与半径r的关系由=, 得v= r越大，v越小。由，得= ，r越大，越小。由，得t= ,r越大，t越大。二、宇宙速度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 。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 。3、第三宇宙速度大小： ，意义：使卫星挣脱 束缚，飞出太阳系的最小发射速度，也称为 。三、为了和平与进步1、1957年10月 成功发射了 ；2、1969年7月美国 登上月球；3、2003年10月15日我国宇航员 踏入太空。预习自测：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、2012年6月16日，我国成功发射了搭载3名宇航员的“神州”9号飞船，在飞船进入圆形轨道环绕地球飞行时，它的线速度大小（ ）a等于79 kms b介于79km/s和112km/s之间c小于79km/s d介于79km/s和167km/s之间我的疑惑：请你将预习中未能解决的问题和有疑惑的问题写下来，待课堂上与老师和同学探究解决。探究案一、 质疑探究质疑解疑、合作探究探究一：比较卫星的各个物理量随轨道半径的变化关系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=_=_ _=_ _;a=_ _,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；w=_ _,随着轨道半径的增大，卫星的角速度 ；t=_ _,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；v=_ _,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。问题1：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r1：r24：1，求这颗卫星的：线速度之比；角速度之比；周期之比；向心加速度之比。针对训练：1、地球半径为6400km，在贴近地表附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星速度为7.9103m/s，则周期为多大？思考：能否发射一颗周期为80min的人造地球卫星？探究二：第一宇宙速度的理解与计算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。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。问题1、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？针对训练：2、探究三：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地球同步卫星，又叫通信卫星。2、 特点：（1）运转方向与地球自转方向一致。（2）运转周期与地球的自转周期相同，即t= 。（3）运行角速度等于地球自转角速度。（4）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。由 得同步卫星离地面的高度h= 。（6）同步卫星的环绕速度大小一定，由 得v= 。问题1：针对训练：二、小结：这节课你学到了什么，试着总结一下。三、当堂检测有效训练、反馈矫正1、如图中的圆a、b、c,其圆心均在地球的自转轴线上，b、c的圆心与地心重合，对卫星环绕地球做匀速圆周运动而言( )a.卫星的轨道可能为a b.卫星的轨道可能为bc.卫星的轨道可能为c d.同步卫星的轨道只可能为b2、在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道，然后在q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道。则（ ） a该卫星的发射速度必定大于11.2km/sb卫星在同步轨道上的