陕西省西安市庆安高级中学高一物理 6.5 宇宙航行复习导学案.doc

陕西省西安市庆安高级中学高一物理 6.5 宇宙航行复习导学案策略与反思纠错与归纳【学习目标】有目标就有方向1.了解卫星的发射运行等情况. 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】集中精力重点：第一宇宙速度的理解及推导。难点：运行速度和发射速度的区别.【使用说明与学法指导】1.自己阅读课本，独立完成自主学习部分。2.自己先独立完成自我测评，上课小组讨论，达成共识。【自主学习】相信自己，你能行的！一知识梳理：（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）要使人造卫星绕地球运行，它进入地面附近的轨道速度必须等于或大于 km/s，并且小于 km/s，要使卫星脱离地球引力不再绕地球运行，成为人造行星，必须使它的发射速度等于或大于 km/s；要想使它飞到太阳系以外的地方去，它的速度必须等于或大于 km/s。（4）地球同步卫星的 与地球的 相同。二自主探究： 人造地球卫星的绕行线速度、角速度、周期与环绕半径r的关系1.方法提示：（1）人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其向心力由万有引力提供 （2）向心力可以表示为 2公式推导（1）线速度：由，得v=，得r越大，v越小.（2）角速度：由 ，得= ，得r越大，越 （3）周期： 由 ，得t= ，得r越大，t越 （4）角速度： 由 ，得a= ，得r越大，a越 【合作探究】激情投入，大胆探索，勇于质疑。探究一：三种宇宙速度：1第一宇宙速度：发射人造卫星所需要的最小发射速度。大小等于卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，即近地卫星的环绕速度。推导第一宇宙速度v1的表达式：2. 第二宇宙速度：v2 km/s， 是物体克服地球的引力，永远离开地球时所必须具有的速度 3第三宇宙速度：v3 km/s，即物体挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外的空间所必须具有的速度.知识链接：人造地球卫星的轨道和运行速度及发射速度：1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：赤道轨道：卫星轨道在赤道平面，卫星始终处于赤道上方；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；一般轨道：卫星轨道和赤道成一定角度。2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，在地面上卫星必须获得的速度。当发射速度等于第一宇宙速度时，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。运行速度是指卫星在正常轨道上运动时的速度，如果卫星做圆周运动，根据万有引力提供向心力，得，可见，轨道半径越大，卫星的运行速度越小。实际上卫星从发射到正常运行中间经历了一个调整、变轨的复杂过程。探究二：探究发射速度与运行速度的关系：（阅读知识链接认真讨论，完成下面问题）：1.发射速度越大，卫星轨道越高，圆周运动半径越大，运行速度越大还是越小呢？2.人造卫星绕地球圆周运动的最小半径约为地球半径（近地卫星），此时的发射速度为最小发射速度-第一宇宙速度。第一宇宙速度大小也等于近地卫星的环绕速度，大小为 。此时半径最小，环绕速度最 ， 即最小发射速度等于最大环绕速度。3. 当发射速度等于第一宇宙速度时，卫星能在地面附近绕地球做 ；运行速度为 。当发射速度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，近似看作匀速圆周运动，半径大于地球半径，其运行速度 7.9 km/s。（填“、=”） 探究三：地球同步卫星。同步卫星，是指相对于地面静止的卫星。同步卫星的特点：同步卫星必定位于赤道轨道 同步卫星周期等于地球自转周期。 周期t= 知道了同步卫星的周期，就可以根据万有引力定律、牛顿第二定律和圆周运动向心加速度知识，计算同步卫星的高度、速度等有关数据。已知地球半径为r,万有引力常量为g，地球自转周期为t1、 计算同步卫星的高度。（提示：高度h轨道半径r地球半径r）2、 计算同步卫星的线速度知识链接：1人造地球卫星内的物体也受到地球的引力，卫星内物体受到地球的引力正好提供物体做圆周运动的向心力，物体处于完全失重状态。2如果星球的密度很大，它的质量很大而半径又很小，它表面的逃逸速度很大，连光都不能逃逸，那么即使它确实在发光，光也不能进入太空，我们就看不到它。这种天体称为黑洞。【课堂检测】1航天飞机绕地球做匀速圆周运动时，机上的物体处于失重状态，是指这个物体（ ）a.不受地球的吸引力b.受到地球吸引力和向心力平衡c.受到地球的引力提供了物体做圆周运动的向心力d.对支持它的物体的压力为零2关于宇宙速度，下列说法正确的是（ ）a第一宇宙速度是能使人造地球卫星绕地球飞行的最小发射速度b第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度c第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度d第三宇宙速度是发射人造地球卫星的最小速度3当人造卫星绕地球做匀速圆周运动时，其绕行速度（ ）a.一定等于7.9千米/秒 b.一定小于7.9千米/秒c.一定大于7.9千米/秒 d.介于7.911.2千米/秒4人造地球卫星由于受大气阻力，其轨道半径逐渐减小，其相应的线速度和周期的变化情况是（ ）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5人造地球卫星以地心为圆心，做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ） 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.所有卫星的速度均是相同的，与半径无关 d.所有卫星的角速度均是相同的，与半径无关6关于地球同步卫星，下列说法中正确的是（ ）a它的速度小于7.9km/sb它的速度大于7.9km/sc它的周期是24h,且轨道平面与赤道平面重合d每一个地球同步卫星离开地面的高度是一样的7人造地球卫星在地面附近绕地球做圆规道运行时，速度为,如果将它发射至半径为二倍地球半径的高空轨道，那么它的运行速度是 。8两颗人造地球卫星和的质量比，轨道半径之比，某一时刻它们的连线通过地心，则此时它们的线速度之比 ，向心加速度之比 ，向心力之比 。9. 利用下列哪组数据，可以计算出地球质量：（ ）a已知地球半径和地面重力加速