物理必修二学案（6.5宇宙航行）

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1、6．5《宇宙航行》6．6《经典力学的局限性》导学案【学习目标】1．了解人造地球卫星的最初构想；[来源:Z*xx*k.Com]2．会解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题；3．知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度4．了解经典力学的局限性【重点难点】第一宇宙速度的推导和对第一宇宙速度的确切理解【学法指导】认真阅读教材，第一宇宙速度的概念，理解三个宇宙速度的示意图。【知识链接】将天体（行星或卫星）的运动简化为匀速圆周运动，天体所需的向心力由万有引力提供，则天体的绕行速度、角速度、周期、向心加速度与半径的关系总结如下：（1）由得，_______，可见，轨道半径r越大，v____

2、____；（2）由_________=__________得，______，可见，r越大，ω________；（3）由_________=___________得，T=_________，可见，r越大，T______；（4）由_________=ma得，a=________，可见，r越大，a________。【学习过程】一、宇宙速度阅读教材44页。体会牛顿对人造地球卫星的最初构想。1．第一宇宙速度。第一宇宙速度是卫星在___________附近做________圆周运动时必须具有的线速度。思考2：根据“知识链接”，第一宇宙速度是所有沿圆轨道运行的卫星中_______的线速度。思考3

3、：理解第一宇宙速度，需要强调哪两个要点？________________________________卫星所受的向心力由万有引力提供，即，得v1=___________，又星球表面万有引力约等于重力，即，故v1=_________。思考4：计算地球的第一宇宙速度。R=6．37×106m，地面g=9．8m/s2，v1=_________。思考5：神舟号飞船距离地面的高度约为340km，根据上面的讨论，你能否得出神舟号飞船的线速度？（7．7km/s）解：2．第二宇宙速度第二宇宙速度，是指在星球______附近发射飞行器，使其克服该星球的引力永远离开该星球所需的最小速度，也是能绕该星球

4、做椭圆运动的卫星在近地点的最大速度。地球的第二宇宙速度vⅡ=11．2km/s。小资料：我国发射“嫦娥一号”探月卫星时，卫星在地月转移轨道的近地点（离地面高度约600km）时的速度约为10km/s。3．第三宇宙速度。[来源:学科网ZXXK]第三宇宙速度，是指在地面附近发射飞行器，能够挣脱太阳引力的束缚飞到太阳系外的最小速度。地球的第三宇宙速度vⅢ=16．7km/s。4．三个宇宙速度之间的对比。以地球为例，三个宇宙速度和相应轨道间的关系如图所示。当卫星在地面附近做圆周运动时，其运行速度即为第一宇宙速度7．9km/s，当卫星到达地面附近时，其速度介于7．9km/s——11．2km/s之间

5、，则卫星沿椭圆轨道绕地球运动；当卫星到达地面附近时，其速度介于11．2km/s——16．7km/s之间，则卫星沿椭圆轨道飞离地球，成为绕太阳运动的“卫星”；当卫星在地面附近时，其速度超过16．7km/s，则卫星能飞出太阳系成为太阳系外的卫星。资料库：了解有关数据，挖掘隐含条件，有助于分析卫星运动问题。（1）地球公转周期为1年，自转周期为24小时，地球表面半径约6．4×103km，表面重力加速度g=9．8m/s2；（2）月球公转周期为1月（约27．3天，在一般估算中常取27天）；（3）地球同步卫星的周期为24小时，离地高度约3．6×104km，运行速度为3．1km/s，其轨道位于地球

6、赤道正上方，所有通讯卫星都是地球同步卫星；（4）近地卫星运行半径约等于地球半径，r=R，运行周期最小约T=85分钟，运行速度最大为v=7．9km/s（称为第一宇宙速度）。二、经典力学的局限性阅读教材，了解经典力学的局限性，知道牛顿经典力学的适用范围【训练测试】1．牛顿运动定律不适用于下列哪些情况（）[来源:学。科。网]A．研究原子中电子的运动B．研究“神舟五号”飞船的高速发射C．研究地球绕太阳的运动D．研究飞机从北京飞往纽约的航线2．关于第一宇宙速度，下列说法正确的是()A．它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B．它是近地圆轨道上人造地球卫星的运行速度C．它是使卫星进入近地圆轨道的

7、最小发射速度D．它是卫星在椭圆轨道上运行时在远地点的速度3．人造卫星环绕地球运转的速度，其中g为地面处的重力加速度，R为地球半径，r为卫星离地球中心的距离．下列说法正确的是（）A．从公式可见，环绕速度与轨道半径的平方根成反比B．从公式可见，把人造卫星发射到越远的地方越容易[来源:学#科#网Z#X#X#K]C．上面环绕速度的表达式是错误的D．以上说法都错误4．下面关于同步通信卫星的说法中不正确的是（）A．同步通信卫星和地球自转同步卫星的高度和速率都是确定的B．同步通信卫