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

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1、宇宙航行核心素养目标物理观念知道三个宇宙速度及含义,了解卫星的分类。科学思维会推导第一宇宙速度,掌握人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。科学态度与责任了解人类在宇宙探索方面的重要成就,培养应用物理规律造福人类的意识。知识点一 宇宙速度[观图助学] 水平速率v1不够大,因此炮弹将落到地上。当炮弹具有更大的初速度v2时,将飞得更远。当炮弹的水平速率v3足够大时,炮弹将环绕地球运动。1.环绕速度一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,设地球的质量为m地,卫星的质量为m,向心力由地球对它的万有引力提供,即G=m,则卫星

2、在轨道上运行的线速度v=。2.第一宇宙速度(1)定义:物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫作第一宇宙速度。(2)大小:v=7.9km/s。3.第二宇宙速度在地面附近发射飞行器,如果速度大于7.9_km/s,又小于11.216km/s,它绕地球运行的轨迹就不是圆,而是椭圆。当飞行器的速度等于或大于11.2km/s时,它就会克服地球的引力,永远离开地球。我们把11.2_km/s叫作第二宇宙速度。4.第三宇宙速度在地面附近发射飞行器,如果要使其挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳系外,必须使它的速度等于或大于16.7km/s,这个速度叫作第

3、三宇宙速度。[思考判断](1)第一宇宙速度是发射卫星的最小速度。(√)(2)当发射速度v>7.9km/s时,卫星将脱离地球的吸引,不再绕地球运动。(×)(3)地球所有的卫星在轨道上的运行速度都为7.9km/s。(×)三个宇宙速度发射速度与环绕速度不同。发射速度是将卫星送入轨道,在地面上所必须获得的速度。环绕速度是卫星发射成功后,环绕地球运行时的速度。知识点二 人造地球卫星、载人航天与太空探索[观图助学]你知道哪些我国最近发射的人造卫星?它们是地球同步卫星吗?1.人造地球卫星(1)1957年10月4日,世界上第一颗人造地球卫星发射成功

4、。1970年4月24日,我国第一颗人造卫星“东方红一号”发射成功。(2)地球同步卫星(ⅰ)概念:相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星,叫作地球同步卫星。16(ⅱ)特点:六个“一定”①转动方向一定:和地球自转方向一致;②周期一定:和地球自转周期相同,即T=24h;③角速度一定:等于地球自转的角速度;④轨道平面一定:所有的同步卫星都在赤道的正上方,其轨道平面必须与赤道平面重合;⑤高度一定:离地面高度固定不变(约3.6×104km);⑥速率一定:线速度大小一定(约3.1×103m/s)。2.载人航天与太空探索1961年4月12日,

5、苏联航天员加加林进入了东方一号载人飞船。1969年7月16日9时32分,运载阿波罗11号飞船的土星5号火箭在美国卡纳维拉尔角点火升空,拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕。2003年10月15日9时,我国神舟五号宇宙飞船把中国第一位航天员杨利伟送入太空。2013年6月,神舟十号分别完成与天宫一号空间站的手动和自动交会对接。2016年10月19日,神舟十一号完成与天宫二号空间站的自动交会对接。2017年4月20日,我国又发射了货运飞船天舟一号,入轨后与天宫二号空间站进行自动交会对接、自主快速交会对接等3次交会对接及多项实验。,航天器种类

6、繁多,分无人航天器(人造地球卫星、空间探测器等)和载人航天器(载人飞船、空间站、航天飞机等)两类。如下所示。中国第一位航天员杨利伟核心要点一 宇宙速度[问题探究]16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?答案 (1)根据G=m,v=,可见第一宇宙速度由地球的质量和半径决定。不同。(2)轨道越高,需要的发射速度越大。[探究归纳] 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

7、计算式(1)由G=m推导可得v=。(2)由mg=m推导可得v=。3.第一宇宙速度的理解v=7.9km/s是最小的发射速度(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。v=7.9km/s是最大环绕速度(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

8、做匀速圆周运动的卫星的最大环绕速度。[试题案例][例1](多选)下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是(  )16A.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v

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