高中物理《3.4 人造卫星 宇宙速度》学案 教科版必修2.doc

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1、第四节人造卫星　宇宙速度学习目标1.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度.2.了解人造卫星的有关知识，掌握人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系.3.了解我国卫星发射的情况，激发学生的爱国热情.学习重点1.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度.2.了解人造卫星的有关知识，掌握人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系.学习难点掌握人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系.课前预习使用说明与学法指导学生课前预习及上课时使用，学生先预习，教师上课提问并指导学生对相关概念的理解知识准备圆周运动及

2、万有引力定律的相关知识预习自测1.行星绕太阳的运动可以看成是匀速圆周运动，太阳对行星的引力提供向心力，G＝         ＝mω2r＝                 .2.已知行星的公转周期T和轨道半径r可以计算太阳的质量：mS＝             .3.人造卫星和月球围绕地球的运动可以看成是匀速圆周运动，地球对卫星(月球)的引力提供向心力：G＝  ＝＝m()2r.当卫星近地运行时，其轨道半径r等于地球半径R，因此有 ＝m＝mω2R＝m2R.4.宇宙速度(1)使卫星能环绕地球运行所需的速度叫做第一宇宙速度，v

3、1＝km/s.(2)使卫星的引力束缚，不再绕运行，从地球表面发射所需的最小速度叫做第二宇宙速度，v2＝11.2km/s.(3)使物体脱离的束缚而飞离，从地球表面发射所需的最小速度叫做第三宇宙速度，v3＝16.7km/s.预习自测题1.恒星演化发展到一定阶段，可能成为恒星世界的“侏儒”——中子星.中子星的半径较小，一般在7～20km，但它的密度大得惊人.若某中子星的半径为10km，密度为1.2×1017kg/m3，那么该中子星上的第一宇宙速度约为(　　)A.7.9km/sB.16.7km/sC.2.9×104km/sD.

4、5.8×104km/s2.假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增加到原来的2倍，仍做圆周运动，则(　　)A.根据公式v＝ωr可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍B.根据公式F＝可知卫星所需的向心力将减小到原来的C.根据公式F＝G可知地球提供的向心力将减小到原来的D.根据上述B和C中给出的公式可知，卫星运行的线速度将减小到原来的课内探究情景导入地球的天然卫星是月球，人类运用万有引力定律结合各种先进技术已经逐步进入太空，并登上了月球。学始于疑质疑探究一、人造卫星问题：如图1所示，圆a、b、c的圆心均在地球的自转轴线上

5、.b、c的圆心与地心重合，卫星环绕地球做匀速圆周运动，据此思考并讨论以下问题：(1)三条轨道中可以作为卫星轨道的是哪条？为什么？(2)卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力定律和向心力公式推导卫星的线速度、角速度、周期与半径的关系.小结卫星的向心加速度、线速度、角速度、周期与轨道半径的关系1.向心加速度：根据牛顿第二定律得a＝.随着卫星轨道半径的增大，向心加速度将.2.线速度：v＝，可以看出卫星的轨道半径越大，线速度越.3.角速度：ω＝，可以看出卫星的轨道半径越大，角速度越.4.周期：T＝2π，可以看出卫星的轨道半径越

6、大，周期越.二、同步卫星问题：同步卫星也叫通讯卫星，它相对于地面静止，和地球自转具有相同的周期，即T＝24h.已知地球的质量mE＝6×1024kg，地球半径R＝6400km，引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2.请根据以上信息以及所学知识探究：(1)同步卫星所处的轨道平面.(2)同步卫星的离地高度h.小结同步卫星的五个“一定”1.定周期：运行周期与地球自转周期相同，T＝24h.2.定轨道平面：所有地球同步卫星的轨道平面均在赤道平面内.3.定高度：离地面高度约为36000km.4.定速率：运行速率约为3.1×

7、103m/s.5.定点：每颗同步卫星都定点在世界卫星组织规定的位置上.三、宇宙速度问题：牛顿曾提出过一个著名的思想实验：如图2所示，从高山上水平抛出一个物体，当抛出的速度足够大时，物体将环绕地球运动，成为人造地球卫星.据此思考并讨论以下问题：(1)当抛出速度较小时，物体做什么运动？当物体刚好不落回地面时，物体做什么运动？若地球的质量为mE，物体到地心的距离为r，引力常量为G，试推导物体刚好不落回地面时的运行速度，若物体紧贴地面飞行，其速度大小为多少？(已知地球半径R＝6400km，地球质量mE＝5.98×1024kg)

8、小结1.第一宇宙速度vⅠ＝7.9km/s(1)推导方法一：由G＝m得v＝方法二：由mg＝m得v＝(2)理解：第一宇宙速度是人造地球卫星的发射速度，也是卫星绕地球做匀速圆周运动的环绕速度.2.第二宇宙速度vⅡ＝km/s，是从地面上发射物体并使之脱离地球束缚的发射速度，又称脱离速度.3.第三宇宙速度vⅢ＝km/s，是从地面上发射物体并