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視頻標(biāo)簽：宇宙航行

所屬欄目：高中物理優(yōu)質(zhì)課視頻

視頻課題：高中物理人教版必修二的第六章第五節(jié)《宇宙航行》山東省優(yōu)課

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高中物理人教版必修二的第六章第五節(jié)《宇宙航行》山東省優(yōu)課

教學(xué)設(shè)計(jì) 
       第五節(jié)  宇宙航行 
學(xué)習(xí)目標(biāo)： 
1、了解人造地球衛(wèi)星的有關(guān)知識(shí)。 
2、知道三個(gè)宇宙速度的含義和數(shù)值，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度。 3、應(yīng)用萬有引力定律等知識(shí)解決人造地球衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的問題。 
知識(shí)回顧： 
解決天體問題的基本思路是什么? 
 
    
飛天之夢： 
“嫦娥奔月”“萬戶飛天”“飛天掃帚” 
夢想成真: 
探索宇宙的奧秘，奔向廣闊而遙遠(yuǎn)的太空，是人類自古以來的夢想，那么夢想成真了嗎?同學(xué)們自行閱讀教材“夢想成真”部分了解相關(guān)內(nèi)容。 
課堂探究： 
一、牛頓的設(shè)想 
【思考】：地面上的物體怎樣才能離開地球？  
1．牛頓對人造衛(wèi)星原理是怎樣描繪的？ 
(1)平拋物體的速度逐漸增大，物體的落地點(diǎn)如何變化？  
(2)速度達(dá)到一定值后，物體能否落回地面？  
(3)若不能，此速度必須滿足什么條件？  
(4)若此速度再增大，又會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？  
2．人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的動(dòng)力學(xué)原因是什么？ 
人造地球衛(wèi)星在繞地球運(yùn)行時(shí)，只受到地球?qū)λ�的萬有引力作用，人造衛(wèi)星作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由             提供。 二、宇宙速度 1、第一宇宙速度 
【合作探究一】：要成為一顆人造衛(wèi)星的初速度須達(dá)到多大？ ⑴討論1：已知地球的質(zhì)量M  ,地球的半徑R,引力常量G,如何求？    
討論2：若地球質(zhì)量不知，而已知地球表面的重力加速度為g，地球半徑為R，則如何求？   
若取g=9.8m/s2
，R=6400km，則v=             
 
                    
             
                    
                            【思考】：如果發(fā)射速度大于7.9km/s小于11.2km/s，它運(yùn)動(dòng)的軌跡如何？  
⑵區(qū)分兩個(gè)速度 
①運(yùn)行速度：指衛(wèi)星在穩(wěn)定的軌道上繞地球運(yùn)動(dòng)的線速度。 ②發(fā)射速度：指被發(fā)射物體在地面附近離開發(fā)射裝置時(shí)的速度。 
⑶意義：第一宇宙速度是人造衛(wèi)星在地面附近                 的速度，所以也稱為___________環(huán)繞速度。  
【歸納總結(jié)】：求解第一宇宙速度的方法 方法（一）由萬有引力提供向心力。 
      
方法（二）在地球表面附近物體的重力等于萬有引力  
【歸納總結(jié)】： 
第一宇宙速度是衛(wèi)星發(fā)射的最          速度，也是衛(wèi)星圍繞地球運(yùn)動(dòng)的最          速度。 2、第二宇宙速度 大小：               。 
意義：使衛(wèi)星掙脫     的束縛，成為繞    運(yùn)行的人造行星的最小發(fā)射速度，也稱為脫離速度。3、第三宇宙速度 
大�。�                 。 
意義：使衛(wèi)星掙脫             束縛的最小發(fā)射速度，也稱為逃逸速度。 
典型例題1.A星球的第一宇宙速度為9km/s，已知B星球的質(zhì)量是A星球質(zhì)量的1/81，A星球半徑是B星球半徑的4倍，則在B星球上發(fā)射“近地衛(wèi)星”的環(huán)繞速度約為      km/s。 典型例題2. 關(guān)于第一宇宙速度，下面說法中正確的是（     ） A．它是人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的最小速度 B．它是人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的最大速度 C．它是近地圓形軌道上人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行速度 D．它是能使衛(wèi)星進(jìn)人近地圓形軌道的最小發(fā)射速度 三、人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行規(guī)律 
【思考】：人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行軌道不可能是右圖中哪條？為什么？  
【總結(jié)】：三類人造地球衛(wèi)星軌道： 
①赤道軌道，衛(wèi)星軌道在赤道平面，衛(wèi)星始終處于赤道上方。 ②極地軌道，衛(wèi)星軌道平面與赤道平面垂直，衛(wèi)星通過兩極上空。 ③一般軌道，衛(wèi)星軌道和赤道成一定角度。 
【合作探究二】：人造地球衛(wèi)星的周期、線速度、角速度、向心加速度與軌道半徑的關(guān)系 已知地球質(zhì)量M，地球半徑R，衛(wèi)星距地面高度h，引力常量G .請你利用已學(xué)的知識(shí)， 探究衛(wèi)星繞地球的運(yùn)行線速度v、角速度ω、周期T、向心加速度a與半徑r的關(guān)系.     
 
                    
             
                    
                            【歸納總結(jié)】：人造地球衛(wèi)星的周期、線速度、角速度、向心加速度與軌道半徑的關(guān)系 
1.由G2rMm=mr
v2
      得v=            ,隨著軌道半徑的增大，衛(wèi)星線速度          ； 
【特別提醒】： 
近地衛(wèi)星：軌道半徑等于地球的半徑，它的運(yùn)行速度是______,也是衛(wèi)星的       環(huán)繞速度。  2.由G
2r
Mm=mω2
r      得ω=            隨著軌道半徑的增大，衛(wèi)星的角速度          ； 3.由G2rMm=mrT
22
4 得T=         隨著軌道半徑的增大，衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的周期        ，
【思考】：近地衛(wèi)星的周期表達(dá)式？其他衛(wèi)星的周期都比這個(gè)數(shù)值是大還是��？ 
  4.由G
2
rMm
=ma    得a=        隨著軌道半徑增大，衛(wèi)星的向心加速度減小，向心力減小。 典型例題3.有兩顆人造衛(wèi)星，都繞地球做勻速圓周運(yùn)行，已知它們的軌道半徑之比r1：r2＝4：1，求這顆衛(wèi)星的：⑴線速度之比；⑵角速度之比；⑶周期之比；⑷向心加速度之比。     
變式訓(xùn)練：地球半徑為6400km，在貼近地表附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星速度為7.9×103
m/s，則周期為多大？    
【思考】：能否發(fā)射一顆周期為80min的人造地球衛(wèi)星？    
四、地球同步衛(wèi)星 
所謂地球同步衛(wèi)星，是相對________________跟地球自轉(zhuǎn)同步的衛(wèi)星。 【思考】：分析同步衛(wèi)星的軌道在哪兒？   
練：關(guān)于地球同步衛(wèi)星，下列說法正確的是（        ） A.它的運(yùn)行速度小于7.9km/s B.它的運(yùn)行速度大于7.9km/s  
C.它的周期是24h，且軌道平面與赤道平面重合 D.每一個(gè)地球同步衛(wèi)星離開地面的高度是一樣的 

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