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

用心 爱心 专心 1 延长县中学学生自主学习导学案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 2 r Mm G 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 2 R Mm G R v m 2 得 V R 越大 v 越小 由 2 R Mm G Rm 2 得 R 越大 越小 由 2 R Mm G R T m 2 2 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 1 v 的速度 所以也称为 用心 爱心 专心 2 2 第二宇宙速度 大小 意义 使卫星挣脱 的束缚 成为绕 运 2 v 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 3 v 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 7 9 km s B 介于 7 9km s 和 11 2km s 之间 C 小于 7 9km s D 介于 7 9km s 和 16 7km 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 2 T 随着轨道半径的增大 卫星绕地球运行的周期 近地卫星 3 的周期约为 84 6min 其他卫星的周期都大于这个数值 用心 爱心 专心 3 v 随着轨道半径的增大 卫星线速度 4 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 r2 4 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 9 103m 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 用心 爱心 专心 4 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 b C 卫星的轨道可能为 c D 同步卫星的轨道只可能为 b 2 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 s B 卫