人造卫星宇宙速度导学案

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1、人造卫星宇宙速度导学案【课程标准】1．了解人造卫星的最初构想2．知道人造卫星的发射与运行原理，会分析人造卫星的受力和运动情况3．知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度【学习目标】1．知道天体运动中的向心力是由万有引力提供的2．了解人造卫星的有关知识，正确理解人造卫星做圆周运动时各物理量之间的关系3．知道三个宇宙速度的含义，根据万有引力定律公式和向心力公式会推导第一宇宙速度（实质是牛顿第二定律的应用）；4．简单了解人造卫星发射基本原理和一点同步卫星的知识，了解人造卫星在科技各个方面的作用。自主预习案准备

2、知识复习：卫星围绕地球的运动看作匀速圆周运动。1、匀速圆周运动的合力与其向心力有什么关系？2、向心力的计算公式是什么？3、万有引力定律内容及公式是什么？人造卫星宇宙速度导学案第4页课中探究案探究一.人造卫星的运行原理和轨道1．[演示]让同一个物体从同一高度以不同的速度水平抛出.，最终要落回地面的主要原因是___________，________________.（受重力的作用；初速度不够大）2．若抛出物体的水平初速度足够大，物体将会怎样？__________________________________

3、___________________________3．简化模型：运动轨迹是。物体只受作用。4．原理：引力提供向心力：。5.人造地球卫星轨道由于卫星所需要的向心力是由地球对它的万有引力提供的。而万有引力指向地心，所以卫星的轨道圆心一定在地心。也就是说圆心是地心的轨道才能成为卫星的运行轨道，就只有以下三种情况①赤道轨道：卫星轨道在赤道平面，卫星始终处于赤道上方；②极地轨道：卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星通过两极上空；③一般轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。北abc对点练习1：如图所示的三个人造地球卫星，则

4、说法正确的是（）①卫星可能的轨道为a、b、c②卫星可能的轨道为a、c③卫星可能的轨道为a、c④卫星可能的轨道为aA．①③是对的B．②④是对的C．②③是对的D．①④是对的[来源:学+科+网]探究二.人造卫星的动力学原理原理：F=___________=_____________=____________=_____________（引力提供向心力）1．线速度与半径的关系：v=_________轨道半径越大速度越_____；2．角速度与半径的关系：w=_________轨道半径越大速度越_____；3．周期与

5、半径的关系：T=__________轨道半径越大速度越_____；4．向心加速度与半径的关系：a=_______轨道半径越大速度越____；对点练习2：有两个人造地球卫星，都绕地球做匀速圆周运动，已知它们的轨道半径之比r1:r2=4:1，求这两个卫星的：[来源:学科网ZXXK]（1）线速度之比；（2）角速度之比；（3）向心加速度之比；（4）运动周期之比。探究三.人造卫星的宇宙速度1．第一宇宙速度(最小发射速度)：⑴设想：当物体一速度达到某一数值时,物体抛出后在重力作用下,不会落到地面上来,而贴着地球表面作

6、圆周运动,成为人造地球卫星。从地球表面发射人造地球卫星，一般使用三级火箭，最后一级火箭脱离时卫星的速度称为发射速度，使卫星能环绕地球运行所需的最小发射速度叫做第一宇宙速度。⑵已知：地球半径R、质量M、地球表面重力加速度g、引力常量G、卫星质量m，试用两种方法推导出地球人造卫星的第一宇宙速度。人造卫星宇宙速度导学案第4页方法一：设地球质量为M，半径为R，绕地球做匀速圆周运动的飞行器的质量为m，飞行器的速度（第一宇宙速度）为v1。飞行器运动所需的向心力是由提供的，近地卫星在“地面附近”飞行，可以用地球半径R代

7、表卫星到地心的距离，根据牛顿第二定律得方程：________________________________，可解出v1=_____________=____________km/s。方法二：物体在地球表面受到的引力可以近似认为等于重力，所以____，解得v1=___________=__________km/s。2．第二宇宙速度(脱离速度)：如果人造地球卫星进入轨道的水平速度大于km/s,而小于km/s,它绕地球运行的轨迹就不是圆而是。当卫星的速度等于或大于km/s的速度时,卫星就可以挣脱的引力的束缚,

8、成为绕运动的人造行星,或飞到其它行星上去。所以km/s这个速度叫做第二宇宙速度.也叫速度。3．第三宇宙速度(逃逸速度)：达到第二宇宙速度的卫星还受到的束缚,要想挣脱太阳的束缚,飞到太阳系以外的空间,速度必须大于km/s,这个速度叫做第三宇宙速度.也叫速度。对点练习3：要使人造卫星绕地球运行，它进入地面附近的轨道速度是________km/s，要使卫星脱离地球引力不再绕地球运行，必须使它的轨道速度等于或大于________km/