高中物理《5.4-飞出地球去1》导学案-沪
科版必修2
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延长县中学学生自主学习导学案
科 目 设计人 学习 目标 学习 重点 学习 难点 物理 卫尚昆 课 题 审查人 卫尚昆 飞出地球去 审批人 课型 序号 新授课 5-05 1、会推导第一宇宙速度，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度； 2、了解人造卫星的有关知识，知道近地卫星、同步卫星的特点； 3、培养学生探究问题的热情，乐于学习的品质． 第一宇宙速度的推导过程和方法，了解第一宇宙速度的应用。 1、人造地球卫星的发射速度与运行速度的区别。 2、掌握有关人造卫星计算及计算过程中的一些代换。 学 习 过 程 预习案 笔 记 课前预习 阅读教材内容，完成下列问题： 一、人造卫星 1、人造卫星的工作原理 卫星绕地球做匀速圆周运动时， 提供向心力，即Mm= G2r ， 期中r为 的距离。 2、卫星的绕行速度、角速度、周期与半径R的关系 v2MmmG由R2=R, 得V= ?R越大，v越小。 = ，?R越大，?越小。 由GMmR2＝m?2R，得?由T= ,?R越大，T越大。 二、宇宙速度 1、第一宇宙速度：大小：v1? ，意义：第一宇宙速度是人造卫星在地面附近 的速度，所以也称为 。 2、第二宇宙速度：大小：v2? ，意义：使卫星挣脱 的束缚，成为绕 运行的人造行星的最小发射速度，也称为 。 3、第三宇宙速度：大小：v3? ，意义：使卫星挣脱 束缚，飞出太阳系的最小发射速度，也称为 。 三、为了和平与进步 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
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1、1957年10月 成功发射了 ； 2、1969年7月美国 登上月球； 3、2003年10月15日我国宇航员 踏入太空。 预习自测： 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、2012年6月16日，我国成功发射了搭载3名宇航员的“神州”9号飞船，在飞船进入圆形轨道环绕地球飞行时，它的线速度大小（ ） A．等于7．9 km／s B．介于7．9km/s和11．2km/s之间 C．小于7．9km/s D．介于7．9km/s和16．7km/s之间 我的疑惑： 请你将预习中未能解决的问题和有疑惑的问题写下来，待课堂上与老师和同学探究解决。 探究案 一、 质疑探究——质疑解疑、合作探究 探究一：人造地球卫星 1、比较卫星的各个物理量随轨道半径的变化关系 人造地球卫星的线速度跟半径是什么关系？卫星的线速度什么时候最大？卫星的周期跟半径是什么关系？卫星的周期什么时候最小？ （1）人造卫星绕地球做匀速圆周运动，则万有引力提供向心力，即：F万=F向，公式为：___________=ma=_________=_____ __=____ ___; ①a=_____ __,可见随着轨道半径增大，卫星的向心加速度减小，向心力减小； 2w=___ _____,随着轨道半径的增大，卫星的角速度 ； ○3T=______ ___,随着轨道半径的增大，卫星绕地球运行的周期 ○ ，近地卫星的周期约为84.6min，其他卫星的周期都大于这个数值； 4v=_____ ___,随着轨道半径的增大，卫星线速度 ； ○2、近地卫星：轨道半径等于地球的半径，它的运行速度是_________,也是卫星的__ _____环绕速度。 3、同步卫星： 什么是地球同步卫星？地球同步卫星有哪些特点？ ①周期_____地球自转周期；T=24h; ②角速度_____地球自转角速度； 提示：延长县上空是否有同步卫星？为什么？ 各个国家发射的同步卫星距离地面高度是否相同？为什么？同步卫星是否会发生碰撞？为什么？ 总结：同步卫星的特点： 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
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问题1：有两颗人造卫星，都绕地球做匀速圆周运行，已知它们的轨道半径之比r1：r2＝4：1，求这颗卫星的：⑴线速度之比；⑵角速度之比；⑶周期之比；⑷向心加速度之比。 针对训练： 1、1957年10月，原苏联发射第一颗人造地球卫星，卫星重83.6kg，每96min绕地球飞行一圈，请同学们根据所学知识计算这颗卫星的轨道半径是多少？卫星距地面的高度是多少？卫星的线速度是多少？（地球半径R=6400km） 思考：能否发射一颗周期为80min的人造地球卫星？ 探究二：第一宇宙速度的理解与计算 在地面附近将物体以一定的水平速度发射出去，如果速度 ，物体不再在落回地球表面，而是刚好在地球表面附近围绕地球做 运动，成为地球的 ，这时的发射速度就叫做第一宇宙速度。第一宇宙速度是人造地球卫星的最 发射速度，也是卫星在地球表面附近围绕地球做匀速圆周运动的运行速度，是人造地球卫星的最 运行速度。 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（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。 问题1、海王星的质量约是地球的16倍，它的半径是地球的4倍，地球的第一宇宙速度为7.9km/s，则海王星的第一宇宙速度为多大？ 针对训练： 2、已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，不考虑地球自转的影响。 （1）推导第一宇宙速度v1的表达式； （2）若卫星绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距离地面高度为h，求卫星的运行周期T。 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
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二、小结：这节课你学到了什么，试着总结一下。 三、当堂检测——有效训练、反馈矫正 1、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 2、如图中的圆a、b、c,其圆心均在地球的自转轴线上，b、c的圆心与地心重合，对卫星环绕地球做匀速圆周运动而言( ) A.卫星的轨道可能为a B.卫星的轨道可能为b C.卫星的轨道可能为c D.同步卫星的轨道只可能为b 3、在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ。则（ ） A．该卫星的发射速度必定大于11.2km/s B．卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9km/s C．在轨道Ⅰ上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度 D．卫星在Q点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ 4、在地球（看作质量均匀分布的球体）上空有许多同步卫星，下面说法中正确的是（ ） A．它们的质量可能不同 B．它们的速率可能不同 C．它们的向心加速度大小可能不同 D．它们离地面的距离可能不同 5、据报道，“嫦娥一号”和“嫦娥二号”绕月飞行器的圆形轨道距月球表面分别约为200Km和100Km，运动速率分别为v1和v2，那么v1和v2的比值为（月球半径取1700Km） 19181918 B． C． D．18191819 6、1970年4月25日18点，新华社授权向全世界宣布：1970年4月24日，中国成功地发射了第一颗人造卫星，卫星向全世界播送“东方红”乐曲。已知卫星绕地球一圈所用时间T=114分钟，地球半径R=6400km，地球质量M=6×1024kg。试估算这颗卫星的离地平均高度。 A．收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
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