《宇宙航行》导学案

1、【导学案参】学校临淸一中学科物理编写人土福清审稿人马洪学6. 6宇宙航行导学案课前预习学案一、预习目标：预习人造卫星的发射、第一宇宙速度的计算。二、预习内容1、发射人遗地球卫星的最初构想是什么？2、第一宇宙速度的讣算方法有几种？3、你对我国的航空航天知识了解多少？课内探究学案一、学习目标(1) 知道人造地球卫星的运行原理，会运用万有引力定律和圆周运动公式分析解答有关 卫星 运行的原因：(2) 掌握三个宇宙速度，会推导第一宇宙速度：(3) 简单了解航天发展史。(4) 能用所学知识求解卫星基木问题。学习重难点：(1) 第一宇宙速度的推导：(2) 人造卫星运转的环行速度与卫星发射速度的区别：二、学习

2、过程1、抛物演示实验：学生观察落地点的变化，落地点为什么会变化？2、牛顿的思考与设想：3、问题的提出：人造卫星为什么不掉下来，人造卫星的线速度有多大。三、方法步骤：学生活动：分组讨论，得出结论。1、由于月球在绕地球沿近似圆周的轨道运转，此时月球受到的地球的引力(即重力)，用来充当绕地运转的向心力，故而月球并不会落到地而上来。2、由平抛物体的运动规律知：联立、可得:即物体飞行的水平距离和初速度巾及竖直高度h有关，在竖直高度相同的情况下,水平距离的大小只与初速度巾有关，水平初速度越大，飞行的越远。3、当平抛的水平初速度足够大时，物体飞行的距离也很大，由于地球是一圆球体，故物体将不能再落回地而，而成

3、为一颗绕地球运转的卫星。学生活动：阅读课文，找出柑应答案。Mtn ,1、卫星绕地球运转时做匀速圆周运动，此时的动力学方程是:C二/ r2、向高轨逍发射卫星时，火箭须克服地球对它的引力而做更多的功，对火箭的要求更高一些，所以比较困难。3、人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动时所必须具有的速度叫第一宇宙速度。人造卫星绕地球做椭圆轨逍运动时所具有的最大运转速度叫第二宇宙速度。人造卫星挣脱太阳引力的束缚.飞到太阳系以外的宇宙中去时，所必须具有的速度 叫第三宇宙速度。例题1“20XX年10月15 0 9时，我国神舟五号宇宙飞船在洒泉卫星发射中心 成功发射，把我国第一位航天员杨利伟送入太空。飞船绕地球飞

4、行14圈后，于 10月16 0 6时23分安全降落在内蒙古主着陆场。”根据以上消 息，近似地 把飞船从发射到降落的全部运动看作绕地球的匀速圆周运动，试估算神舟五号绕 地球飞行时距地面的高度(己知地球的质量为M -6. 0X10= Kg,地球的半径R 二6. 4Xl(TKm)(6700Km)例题2金星的半径是地球的0. 95倍，质S是地球的0. 82倍，金星表而的自由落体 加速度是多大？金星的第一宇宙速度是多大？(&9m/s2 ； 7, 34Km/s)(四)当堂检测1、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飞行的最小发射速度B. 第一宇宙速度使人造地球卫星绕地球飞

5、行的最小速度C. 第二宇宙速度使卫星在椭圆轨道上运行时的最大速度D. 第三宇宙速度时发射人造地球卫星的最小速度2、将卫星发射至近地圆轨道1 （如图所示，然后再次点火，将卫星送入同步轨道3。轨逍1、2相切于Q点，2、3相切于P点，则当卫星分別在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是：A. 卫星在轨逍3上的速率大于轨道1上的速率。B. 卫星在轨逍3上的角速度大于在轨道1上的角速度。C. 卫星在轨道上经过0点时的加速度大于它在轨逍2上经过Q点时的加速度。D 卫星在轨逍2上经过P点的加速度等于它在轨逍3上经过P点时的加速度。五、课后练习与提高1利用下列哪组数据，可以计算出地球质量：（）A. 己知

6、地球半径和地而重力加速度B. 己知卫星绕地球作匀速圆周运动的轨道半径和周期C. 己知月球绕地球作匀速圆周运动的周期和月球质量D. 己知同步卫星离地而高度和地球自转周期2. “探路考”号宇宙飞船在宇宙深处飞行过程中，发现A、B两颗天体各有一颗靠近表而飞行 的卫星，并测得两颗卫星的周期相等，以下判断错误的是A. 天体A、B表而的重力加速度与它们的半径成正比B. 两颗卫星的线速度一立相等C. 天体A、B的质量可能相等D. 天体A、B的密度一左相等3. 己知某天体的第一宇宙速度为8 km/s,则高度为该天体半径的宇宙飞船的运行速度为A. 2 V? kni/sB 4kni/sC. 4 近 km/sD 8

7、 km/s4. 20XX年12月30日凌晨，我国的“神舟”四号飞船在酒泉载人航天发射场发射升 空，按预 立计划在太空飞行了 6天零18个小时，环绕地球108圈后，在内蒙古中部地区准确着陆，圆满完成 了空间科学和技术试验任务，为最终实现载人飞行奠宦了坚实基础.若地球的质量、半径和引力常量G 均己知，根据以上数据可估算出“神舟”四号飞船的A离地高度B.环绕速度C.发射速度D.所受的向心力5. （1998年全国卷）宇航员站在某一星球表而上的某高处，沿水平方向抛出一小球。经过时 间f,小球落到星球表而，测得抛出点与落地点之间的距离为若抛岀时的初速度增大到2倍，则抛岀 点与落地点之间的距离为J己知两落地

8、点在同一水平而上，该星球的半径为R,万有引力常数为G。 求该星球的质呈6. （20XX年全国理综第23题，16分）在勇气号火星探测器着陆的最后阶段，着陆器降落到 火星表面上，再经过多次弹跳才停下来。假设着陆器第一次落到火星表而弹起后，到达最高点时高度 为方，速度方向是水平的，速度大小为巾，求它第二次落到火星表而时速度的大小，计算时不计火星大 气阻力。己知火星的一个卫星的圆轨逍的半径为八周期为几火星可视为半径为e的均匀球体。参考答案：1. A B 2 B 3. C 4. AB5. 解析：设抛出点的高度为h,第一次平抛的水平射程为X,则有（1）由平抛运动的规律得知，当初速度增大到2倍，貝水平射程也

9、增大到2 “可得(2v)一+/r二(/3L)一设该星球上的重力加速度必由平抛运动的规律得壮列2由万有引城律与牛顿第二迫律得鄂（式中，为小球的质量）V5）联立以上各式得:,&$羽LR?遍点评：显然，在木题的求解过程中必须将自己置身于该星球上，苴实最简单的办法是 把地球当 作该星球是很容易身临其境的了。6. 以Q表示火星表面附近的重力加速度，M表示火星的质量，用表示火星的卫星的质量，掰表 示火星表而出某-物体的质量，由万有引力世律和牛顿第二泄律，有G蝉訥討r I设y表示着陆器第二次落到火星表而时的速度，它的竖宜分量为刃，水平分量仍为V0,有叶二2曲由以上齐式解得阅读资料从1970年4月24日我国成

10、功发射第一颗卫星到20XX年10月，我国已成功发射了近百颗国 产卫星、6艘飞船、27颗国外卫星。具体如下：中国共发射了三代通信卫星。第一代通信卫星是1984年发射的2颗通信卫星和1986年2月1 日发射的东方红二号实用型通信广播卫星。第二代通借卫星是1988年3月7日、1988年12月22日、1990年2月4日和1991年11月28日发射的载有4台C波段转发器的东 方红二号甲通信卫星。第三代通信卫星是1997年5月12日发射的东方红三号地球 静止轨逍通信卫 星中国共发射了三代通信卫星。第一代通信卫星是1984年发対的2颗通信卫星和1986年2月1日发射的东方红二号实用型通信广播卫星。第二代通信

11、卫星是1988年3月7日、1988年12月22日、1990年2月4日和1991年11月28日发射的载有4台C波段转发器的东方红二号甲通信卫星。第三代通信卫星是1997年5月12日发射的东方红三号地球 静止轨逍 通涪卫星1 我国第一颗通信卫星是1984年1月29日发射的，它取得了部分成功。这是一颗试验通信 卫星2 我国已经发射风云气象卫星系列包括风云一号太阳同步轨逍气象卫星和风云二号地球静止轨 逍气象卫星两大类。风云一号和风云二号分別进行过4次和3次发射，在国天气预报和气彖研尢方 而发挥了重要作用。3我国己经发射的空间物理探测卫星，主要是实践卫星系列。1971年3月3日成功发肘了实践一号卫星。1981年9月20日一箭三星成功发射了实践二号.实践二号A和实践二号Bo 1994年2月8日成功发射了实践四号卫星。4我国的实践科学探测卫星共发射了八颗卫星，分別是：