2017教科版高中物理必修二3.4《人造卫星　宇宙速度》word学案

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1、第4节　人造卫星　宇宙速度[导学目标]1.了解人造卫星的相关知识.2.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度.3.理解掌握人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系.4.了解我国卫星发射的情况，激发学生的爱国热情．1．在平抛运动中，若高度一定，平抛运动的初速度越大，其水平位移______．2．行星做匀速圆周运动的向心力是由________提供的，它环绕太阳运行的速率v＝.3．若卫星受到的万有引力小于它做圆周运动所需要的向心力，将做______运动；若大于所需要的向心力，将做______运动.

2、一、人造卫星[问题情境]1．人造卫星的轨道有哪几种可能情况？　　　　　　　[要点提炼]人造卫星的运行规律(1)由G＝得v＝__________，故r越大，卫星速度______；(2)由G＝mω2r得ω＝，故r越大，角速度______；(3)由G＝mr，得T＝__________，故r越大，周期______；(4)由G＝ma得a＝________，故r越大，a越小．2．同步卫星是相对于地面静止的、和地球自转具有相同的周期的卫星，T＝24h．同步卫星一定位于赤道上方距地面高h处，且h是一定的．同步卫星也

3、叫通讯卫星．设地球的质量为M，卫星的质量为m，地球的半径为R，卫星离地面的高度为h，请根据有关知识求同步卫星距地面的高度和环绕速度．(T＝24h＝86400s，g＝9.8m/s2，R＝6400km)　　　　　　[问题延伸]在卫星发射过程中，卫星中的人和其它物体是处于超重状态还是失重状态？当卫星进入轨道以后呢？　　　　　[即学即用]1．如图1所示的圆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(　　)图1A．卫星的轨道可能为aB．卫星的轨道可能为bC

4、．卫星的轨道可能为cD．同步卫星的轨道一定为平行于b的一同心圆图22．如图2所示，a、b、c是大气层外的圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，a、b质量相同且小于c的质量，下面说法中正确的是(　　)A．b、c的线速度大小相等且大于a的线速度B．b、c的向心加速度相等且大于a的向心加速度C．b、c的周期相等且大于a的周期D．b、c的向心力相等且大于a的向心力3．同步卫星离地心距离为r，运行速率为v1，加速度为a1.地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为R.则以下正确的是(

5、　　)A.＝B.＝()2C.＝D.＝二、宇宙速度[问题情境]　1．什么叫第一宇宙速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度？　　　　2．请同学们根据万有引力定律和牛顿第二定律，结合圆周运动的有关知识推导第一宇宙速度．　　　　　[要点提炼]第一宇宙速度是所有人造卫星的最大环绕速度，但却是发射人造卫星的最小发射速度，即人造卫星的运行速度v≤7.9km/s.不同星体上的宇宙速度是不同的，以上给出的是地球上的宇宙速度，但在计算各星球的第一宇宙速度时，公式v＝都是适用的，只要将M、R改成该星球的对应值即可．例1　恒星演

6、化发展到一定阶段，可能成为恒星世界的“侏儒”——中子星．中子星的半径较小，一般在7～20km，但它的密度大得惊人．若某中子星的半径为10km，密度为1.2×1017kg/m3，那么该中子星上的第一宇宙速度约为(　　)A．7.9km/sB．16.7km/sC．2.9×104km/sD．5.8×104km/s例2　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，地球上的第一宇宙速度约为7.9km/s，则该探月卫

7、星绕月运行的速率约为(　　)A．0.4km/sB．1.8km/sC．11km/sD．36km/s1．知识小结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，认识它运动的特点和规律，可以用来求解很多题目．2．规律方法总结(1)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，是解答本节问题的

8、关键．(2)公式G＝mg中的g是与r(即轨道半径)有关的量，而不是一个定值，只是在地球表面附近时，g的变化很小，在处理自由落体运动时，为了简化问题，把g作为定值处理了．第4节　人造卫星　宇宙速度课前准备区1．越大　2.万有引力　3.离心　向心课堂活动区核心知识探究一、[问题情境]1.卫星绕地球做匀速圆周运动时由地球对它的万有引力充当向心力，地球对卫星的万有引力指向地心．而做匀速圆周运动的物体的向心力时刻指向它做圆周运动的圆心．因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心