2019_2020学年新教材高中物理第七章万有引力与宇宙航行第4节宇宙航行学案新人教版必修第二册.doc

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1、第4节　宇宙航行学习目标核心素养形成脉络1.知道三个宇宙速度的含义，并会推导第一宇宙速度．2．认识同步卫星的特点．3．了解人造卫星的相关知识和我国卫星发射的情况以及人类对太空的探索历程.一、宇宙速度1．人造地球卫星的发射原理(1)牛顿的设想：在高山上水平抛出一个物体，当初速度足够大时，它将会围绕地球旋转而不再落回地球表面，成为一颗绕地球转动的人造地球卫星．(2)原理：一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，向心力由地球对它的万有引力提供，即G＝m，则卫星在轨道上运行的线速度v＝.2．宇宙速度(1)第一宇宙速度vⅠ：卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，vⅠ＝7.9km

2、/s.(2)第二宇宙速度vⅡ：使卫星挣脱地球引力束缚的最小地面发射速度，vⅡ＝11.2km/s.(3)第三宇宙速度vⅢ：使卫星挣脱太阳引力束缚的最小地面发射速度，vⅢ＝16.7km/s.二、人造地球卫星　1957年10月，苏联成功发射了第一颗人造地球卫星．1969年7月，美国“阿波罗11号”登上月球．1970年4月24日，我国第一颗人造卫星“东方红一号”发射成功．2003年10月15日，我国航天员杨利伟踏入太空．2010年10月1日，我国的“嫦娥二号”探月卫星发射成功．2013年6月11日，我国的“神舟十号”飞船发射成功．182016年9月15日，天宫二号空间实验室在酒泉卫星发射中

3、心发射成功．2018年5月21日，嫦娥四号中继卫星“鹊桥”在西昌卫星发射中心发射成功，嫦娥四号中继卫星“鹊桥”，将运行在绕地月L2点的HALO轨道上，为月球背面的嫦娥四号着陆器(后续发射)和巡视器与地球间的通信和数据传输提供地月中继通信支持．思维辨析(1)在地面上发射人造卫星的最小速度是7.9km/s.(　　)(2)在地面上发射火星探测器的速度应为11.2km/s

4、)×基础理解人造卫星能够绕地球转动而不落回地面，是否是由于卫星不再受到地球引力的作用？提示：不是，卫星仍然受到地球引力的作用，但地球引力全部用来提供向心力．　对宇宙速度的理解问题导引发射卫星，要有足够大的速度才行．(1)怎样求地球的第一宇宙速度？不同星球的第一宇宙速度是否相同？(2)把卫星发射到更高的轨道上需要的发射速度越大还是越小？[要点提示]　(1)根据G＝m，v＝，可见第一宇宙速度由质量和半径决定；不同．(2)轨道越高，需要的发射速度越大．【核心深化】1．第一宇宙速度：第一宇宙速度是人造卫星近地环绕地球做匀速圆周运动的速度．2．第一宇宙速度的推导万有引力提供卫星运动的向心力重

5、力提供卫星运动的向心力18公式G＝mmg＝结果v＝v＝普适性既适用于地球，也适用于其他星体3.对第一宇宙速度的理解(1)“最小发射速度”：向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星困难，因为发射卫星要克服地球对它的引力．近地轨道是人造卫星的最低运行轨道，而近地轨道的发射速度就是第一宇宙速度，所以第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度．(2)“最大环绕速度”：在所有环绕地球做匀速圆周运动的卫星中，近地卫星的轨道半径最小，由G＝m可得v＝，轨道半径越小，线速度越大，所以在这些卫星中，第一宇宙速度是所有环绕地球做匀速圆周运动的卫星的最大环绕速度．关键能力1　对三种宇宙速度的理解　(多选)下列关于三

6、种宇宙速度的说法中正确的是(　　)A．第一宇宙速度v1＝7.9km/s，第二宇宙速度v2＝11.2km/s，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v1，小于v2B．美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度C．第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造小行星的最小发射速度D．第一宇宙速度7.9km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度[解析]　根据v＝可知，卫星的轨道半径r越大，即距离地面越远，卫星的环绕速度越小，v1＝7.9km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度，选项D正确；实际上，由于人造卫星的轨道

7、半径都大于地球半径，故卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度都小于第一宇宙速度，选项A错误；美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，仍在太阳系内，所以其发射速度小于第三宇宙速度，选项B错误；第二宇宙速度是使物体挣脱地球束缚而成为太阳的一颗人造小行星的最小发射速度，选项C正确．[答案]　CD关键能力2　第一宇宙速度的推导计算　我国发射了一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”．设该卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面．已知月球的质量约为地球质量的，月球的半径约为地球半径的，地球上的第一宇宙