高中物理6.5宇宙航行导学案新人教版必修2

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1、第六章万有引力与航天第五节宇宙航行【学习目标】1.了解人造地球卫星的有关知识和航天发展史；2.知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度；3.理解卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。【重点、难点】重点：第一宇宙速度的推导。难点：卫星运行的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。预习案【自主学习】1.第一宇宙速度是指卫星在绕地球做匀速圆周运动的速度，也是绕地球做匀速圆周运动的速度。第一宇宙速度也是将卫星发射岀去使其绕地球做圆周运动所需要的发射速度，其大小为。2.第二宇宙速度是指将卫星发射出去使其克服,永远离开地球，即挣脱地球的束缚所需要的最小发射速度，其大小为o3.第三宇宙速度是指使

2、发射出去的卫星挣脱太阳的束缚，飞到外所需要的最小发射速度，其大小为o4.同步卫星就是相对地球的卫星，它只能处于上空，它的运转周期是O【学始于疑】1、抛出的石头会落地，为什么卫星，月球没有落下來？卫星，月球没有落下來必须具备什么条件？2、宇宙速度是发射速度还是环绕速度？3、为什么说第一宇宙速度是最小的发射速度，是最大的环绕速度？探究案【合作探究一】宇宙速度问题1：将物体以水平速度从某一高度抛出，当速度增加时，水平射程增大，速度增大到某一值时，物体能否落回地面？若不能，此速度必须满足什么条件？问题2：以多大的速度v将物体抛岀，它才会成为绕地球表而运动的卫星?方法一：设地球质量为*被抛出去的物体的质

3、量为m,物体绕地球运行的轨道半径为门卫星的环绕度为v方法二问题3：为什么说第一宇宙速度是最小的发射速度，是最大的环绕速度?归纳总结：（1）,叫地球第_宇宙速度，又叫环绕速度。它是发射一个物体、使其成为地球卫星的；也是卫星绕地球做圆周运动的0（2）如果物体发射的速度更大，达到或超过时，物体将摆脱地球引力的束缚，成为绕运动的人造小行星。我们把这个速度称为第二宇宙速度，又叫脱离速度。（3）如杲物体的发射速度再大，达到或超过时，物体将能够摆脱的朿缚，飞到太阳系外。我们把这个速度称为笫三宇宙速度，也叫逃逸速度。（4）人造卫星的线速度，角速度，周期与半径之间的关系是：o【合作探究二】同步卫星问题1：什么样

4、的卫星叫同步卫星？同步卫星具有哪些特点？说明你的依据。归纳总结：其特点是：①周期地球自转周期；T=24h;①角速度地球自转角速度；②轨道平面与赤道平面；①所有同步卫星的轨道半径都,他们距地面的高度,即他们处在轨道±;【合作探究三】变轨问题问题1:什么情况下卫星会出现变轨问题？变轨有几种情况？问题2：变轨前后在同一点，卫星的速度，加速度是什么关系？变轨前后卫星的线速度，角速度，周期，能量都发生了什么样的变化?归纳总结：当卫星由于某种原因速度突然改变时(开启或关闭发动机或空气阻力作用)，万有引力就不再等于向心力，卫星将做变轨运动。MV2(1)、当卫星的速度突然增加时，<尺，即万有引力不足以提供向心

5、力，卫星将做v=亞运动，轨道半径变,但一旦进入新的轨道运行由vR知其运行速度要o(2)、当卫星的速度突然减小时，K,即万有引力大于卫星所需的向心力，卫星将=做运动，轨道半径变,进入新的轨道运行时由心YR知其运行速度将【课堂小结/本节知识网络】1、万有引力定律和向心力公式相结合，可以推导出卫星绕行的线速度，角速度，周期和半径的关系，记住三种宇宙速度的数值，结合航天知识可以进行实际的计算。同步卫星是众多卫星当中较特殊的一种，认识它的特点和规律可以用来求解很多题目。2、万有引力定律应用于卫星问题，是牛顿第二定律在天体运行中的具体应用，把握好万有引力定律，牛顿第二定律，匀速圆周运动及其他力学知识的综合

6、，是解答本节问题的关键。【思考】1、实际上发射卫星和我们所讲的一样吗？有什么区别？2、在卫星发射和运行的过程中是处于失重还是超重状态？【当堂检测】1.下列表述正确的是（）A.第一宇宙速度乂叫环绕速度B.第一宇宙速度又叫脱离速度C.第一宇宙速度跟地球的质量无关D.第一宇宙速度跟地球的半径无关2.人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为R,线速度为v,周期为T,若使该卫星的周期变为2T,可行的办法是（）VA.R不变，线速度变为㊁B.v不变，使轨道半径变为2RC.轨道半径变为萌RD.v不变，使轨道半径变为?3.关于地球同步卫星，下列说法正确的是（）A.它的周期与地球自转周期相同B.它的周期、高度、

7、速度大小都是一定的C.我国发射的同步通讯卫星可以定点在北京上空D.我国发射的同步通讯卫星必须定点在赤道上空4.据报道，我国的数据中继卫星“天链一号01星”于2008年4月25日在西昌卫星发射中心发射升空，经过4次变轨控制后，于5月1日成功定点在东经77°赤道上空的同步轨道.关于成功定点后的“天链一号01星”，下列说法正确的是（）A.运行速度大于7.9km/sB.离地而高度一定，相对地面静止C.绕地