2019-2020年高一物理《宇宙航行》學案.doc

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2019-2020年高一物理《宇宙航行》學案 【學習目標】1.了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識。知道三個宇宙速度的含義，會推導第一宇宙速度。 2.通過實例，了解人類對太空的探索過程。 【學習重點】第一宇宙速度的推導，了解第二、第三宇宙速度。 【學習難點】運行速率與軌道半徑之間的關(guān)系。 學情調(diào)查、情境導入 復習萬有引力定律的表達式： 2、復習向心力的表達式： 問題展示、合作探究 一、牛頓的設(shè)想 引導1：牛頓對人造衛(wèi)星原理是怎樣描繪的？ 引導2：人造衛(wèi)星繞地球運行的動力學原因。 人造衛(wèi)星在繞地球運行時，只受到地球?qū)λ娜f有引力作用，人造衛(wèi)星作圓周運動的向心力由 __ 提供。 引導3：人造衛(wèi)星的運行速度。 設(shè)地球質(zhì)量為M，衛(wèi)星質(zhì)量為m，軌道半徑為r，由于萬有引力提供向心力，則人造衛(wèi)星的運行速度表達式： 引導4：角速度和周期與軌道半徑的關(guān)系呢？ 二、宇宙速度 （1）第一宇宙速度 問題：牛頓實驗中，炮彈至少要以多大的速度發(fā)射，才能在地面附近繞地球做勻速圓周運動？ (地球半徑為6400km,地球質(zhì)量為5.981024kg) 結(jié)論：如果發(fā)射速度小于 ，炮彈將落到地面，而不能成為一顆衛(wèi)星；發(fā)射速度等于 ，它將在地面附近作勻速圓周運動；要發(fā)射一顆半徑大于地球半徑的人造衛(wèi)星，發(fā)射速度必須大于 。可見，向高軌道發(fā)射衛(wèi)星比向低軌道發(fā)射衛(wèi)星要困難。 意義：第一宇宙速度是人造衛(wèi)星在地面附近環(huán)繞地球作勻速圓周運動所必須具有的速度，所以也稱為 速度。 （2）第二宇宙速度 大小 。意義：使衛(wèi)星掙脫地球的束縛，成為繞太陽運行的人造行星的最小發(fā)射速度，也稱為 速度。注意：發(fā)射速度大于 ，而小于 ，衛(wèi)星繞地球運動的軌跡為橢圓；等于或大于 時，衛(wèi)星就會脫離地球的引力，不再繞地球運行。 （3）第三宇宙速度 大小 意義：使衛(wèi)星掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度。注意：發(fā)射速度大于 ，而小于 ，衛(wèi)星繞太陽作橢圓運動，成為一顆人造行星。如果發(fā)射速度大于等于 ，衛(wèi)星將掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的空間。 三、同步衛(wèi)星 同步衛(wèi)星具有幾個特點？_______________________________________________________________________ 【例題1】有兩顆人造衛(wèi)星，都繞地球做勻速圓周運行，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。 【例題2】能否發(fā)射一顆周期為80min的人造地球衛(wèi)星并說明原因？ 達標訓練、鞏固提升 A1、人造地球衛(wèi)星的軌道半徑越大，則（ ） A.速度越小，周期越小 B.速度越小，周期越大 C.速度越大，周期越小 D.速度越大，周期越大 A2．關(guān)于人造衛(wèi)星，下列說法中不可能的是 ( ) A．人造衛(wèi)星環(huán)繞地球運行的速率是7．9km／s B．人造衛(wèi)星環(huán)繞地球運行的速率是5．0km／s C．人造衛(wèi)星環(huán)繞地球運行的周期是80min D．人造衛(wèi)星環(huán)繞地球運行的周期是200min A3．人造地球衛(wèi)星圍繞地球作勻速圓周運動，其速率（ ） A.一定等于7.9 B.一定大于7.9 C.等于或小于7.9 D.介于7.9～11.2之間 B4．兩個質(zhì)量相等的人造地球衛(wèi)星a、b繞地球運行的軌道半徑ra=2rb，下列說法中正確的是：( ) A、由公式F=可知，衛(wèi)星a的向心力是b的1/2， B、由公式F=G可知，衛(wèi)星a的向心力是b的1/4， C、由公式F=m可知，衛(wèi)星a的向心力是b的2倍， D、以上說法都不對。 B5．有兩顆質(zhì)量相同的人造衛(wèi)星A、B，其軌道半徑分別為RA、RB，RA∶RB＝1∶4，那么下列判斷中正確的有 ( ) A．它們的運行周期之比TA∶TB＝1∶4 B．它們的運行線速度之比vA∶vB＝4∶1 C．它們所受的向心力之比FA∶FB ＝4∶1 D．它們的運行角速度之比ωA∶ωB＝8∶1 知識梳理 歸納總結(jié) 預習指導、新課鏈接 復習本章內(nèi)容