河南省开封市兰考县高中物理《6.5宇宙航行》导学案（无答案）新人教版必修2

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1、§6.5宇宙航行【学习目标】1、正确理解人造卫星做圆周运动时，各物理量之间的关系。2、知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。3、了解人造卫星的有关知识，知道近地卫星、同步卫星的特点4、卫星变轨问题【知识链接】向心力表达式：Fn=====【学习内容】牛顿的思考：从高山上水平抛出一物体，速度一次比一次大，落地点也会一次比一次远，如果速度足够大，物体就不在落回地面，将运动，成为。一、规律探究：宇宙速度（1）.第一宇宙速度叫做第一宇宙速度。推导：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（

2、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，是飞行器克服地球的引力，离开地球束缚的速度，是在地球上发射绕太阳运行或飞到其他行星上去的飞行器的最小发射速度。其值为：v2=________。（3）第三宇宙速度：是在地面附近发射一个物体，使它挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳

3、系外，必须达到的最小发射速度。其值是v3=_________。4二、人造地球卫星思考讨论：a.卫星绕地球做匀速圆周运动时，是什么力提供向心力？，卫星受到地球的引力方向指向地心，而做圆周运动的向心力方向始终指向圆心，b.所以卫星做圆周运动的圆心和地球的地心有什么关系？这样就存在三类人造地球卫星轨道：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。c.地球有很多人造地球卫星，这些卫星有快有慢，如果卫星的运动是匀速圆周运动：（1）它们的

4、运行的线速度与什么有关？说明：第一宇宙速度是发射人造地球卫星所必须达到的最小速度，是近地卫星的环绕速度，是地球卫星的最大运行速度。（2）它们的角速度与什么有关？（3）它们的周期与什么有关？（4）它们的的向心加速度与什么有关？41234讨论：如果卫星绕地球做匀速圆周运动，那么卫星的圆周运动半径越大，线速度越；角速度越；周期越；向心加速度越。(填“大”或“小”)与卫星质量关。(填“有”或“无”)例1、如图所示，m1>m2>m3>m4，试比较四颗卫星的线速度、角速度、周期及加速度的大小关系。三、.地球同步卫星卫星环绕地球的角速度与地球自

5、转的周期相同，相对于地面静止，因此从地球上看它总在某地的正上方，因此叫做地球同步卫星。1.各个国家发射的同步卫星距离地面高度是否相同？为什么？2.同步卫星是否会发生碰撞？为什么？总结：同步卫星的特点：（1）、定周期：T=24h（2）、定轨道：地球同步卫星在通过赤道的平面上运行，（3）、定高度：离开地面的高度h为定值，约为地球轨道半径的6倍。h=36000千米（4）、定速率：所有同步卫星环绕地球的速度都相同。V=3千米/秒（5）、定点：每颗卫星都定在世界卫星组织规定的位置上。补充：卫星变轨问题发射同步卫星时，可以先将卫星发送到近地轨

6、道Ⅰ，使其绕地球做匀速圆周运动，速率为v1；变轨时在P点点火加速，短时间内将速率由v1增加到v2，使卫星进入椭圆形的转移轨道Ⅱ；卫星运行到远地点Q时的速率为v3；v3__v2；此时进行第二次点火加速，在短时间内将速率由v3增加到v44；v4__v1；使卫星进入同步轨道Ⅲ，绕地球做匀速圆周运动。【课后练习】1．人造地球卫星的轨道半径越大，则（）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2．有两颗质量相同的人造卫星A、B，其轨道半径分别为RA、RB，RA∶RB＝1∶4，那么下列判断中正确的

7、有()A．它们的运行周期之比TA∶TB＝1∶4B．它们的运行线速度之比vA∶vB＝4∶1C．它们所受的向心力之比FA∶FB＝4∶1D．它们的运行角速度之比ωA∶ωB＝8∶13．关于人造卫星，下列说法中不可能的是()A．人造卫星环绕地球运行的速率是7．9km／sB．人造卫星环绕地球运行的速率是5．0km／sC．人造卫星环绕地球运行的周期是80minD．人造卫星环绕地球运行的周期是200min4．关于第一宇宙速度，下面说法中正确的是（）A．它是人造卫星绕地球运行的最小速度B．它是人造卫星绕地球运行的最大速度C．它是近地圆形轨道上人造地

8、球卫星的运行速度D．它是能使卫星进人近地圆形轨道的最小发射速度5.已知地球质量约为月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的4倍，在地球上发射近地卫星的环绕速度为7．9km／s，周期为84min．那么在月球上发射—颗近月卫星的环绕速度多大?它的周期多