2019-2020年高中物理 6.3 宇宙航行學案 新人教版必修2.doc

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2019-2020年高中物理 6.3 宇宙航行學案 新人教版必修2 【學習目標】 1.會推導第一宇宙速度，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度； 2.了解人造衛(wèi)星的有關知識，知道近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星的特點； 4. 培養(yǎng)學生探究問題的熱情，樂于學習的品質．特別是“做一做”的實施，要通過教師的引導讓學生體會成功的喜悅． 【復習與課前預習】 1、 萬有引力公式：__________________ 2.、 黃金代換公式：_________________ 3、 第一宇宙速度的大小是___ ___;第二宇宙速度的大小是________;第三宇宙速度是__________; 通過預習，你覺得本節(jié)中的困惑是什么?_________________________________ ____________________________________________________________________ 【課堂點撥與交流】 一）宇宙速度 1、第一宇宙速度的大小為__________,它是衛(wèi)星________的環(huán)繞速度，也是衛(wèi)星發(fā)射的_________速度； 2、第二宇宙速度的大小為_______,它又叫脫離速度，它表示的意思為：當發(fā)射速度_____時，就會克服______的引力，離開地球，成為繞_______飛行的人造衛(wèi)星或飛到其他星球上; 3、第三宇宙速度又叫逃逸速度，大小為________,它表示為當發(fā)射速度大于_____時，物體會掙脫_______的束縛，飛到太陽系外， 注：不同的星球所對應的三個宇宙速度會與地球的宇宙速度不同。 例1、關于第一宇宙速度，下列說法錯誤的是 （ ） A、它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度； B、它是人造地球衛(wèi)星在近地圓軌道上的運行速度； C、它是能使衛(wèi)星進入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度； D、它是衛(wèi)星在橢圓軌道運行時近地點的速度； 二）人造地球衛(wèi)星 1、近地衛(wèi)星：軌道半徑等于地球的半徑，它的運行速度是_________,也是衛(wèi)星的_______環(huán)繞速度， 2、同步衛(wèi)星：其特點是： ①周期_____地球自轉周期；T=24h; ②角速度_____地球自轉角速度； ③軌道平面與赤道平面______; ④所有同步衛(wèi)星的軌道半徑都______,他們距地面的高度_______，即他們處在______軌道上； ★ 如何正確的理解人造衛(wèi)星的運行規(guī)律？ （1）人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，則萬有引力提供向心力，即：F萬=F向，公式為：___________=ma=_________=_______=_______; ①a=_______,可見隨著軌道半徑增大，衛(wèi)星的向心加速度減小，向心力減??； ②v=________,隨著軌道半徑的增大，衛(wèi)星線速度 ； ③w=________,隨著軌道半徑的增大，衛(wèi)星的角速度 ； ④T=_________,隨著軌道半徑的增大，衛(wèi)星繞地球運行的周期 ，近地衛(wèi)星的周期約為84.4min，其他衛(wèi)星的周期都大于這個數(shù)值； （2）所有衛(wèi)星的軌道平面都應 （3）人造衛(wèi)星的超重與失重 ①人造衛(wèi)星在發(fā)射，有一段加速運動；在返回時，有一段減速運動，這兩個過程的加速度方向都是向上的，因而是 狀態(tài)； ②衛(wèi)星在沿圓軌道運行時，由于萬有引力提供向心力，所以處于 狀態(tài)；因而與重力有關的儀器均不能使用，與重力有關的實驗不能進行。 如： 、 、 … b c 地球 a 例2、如圖所示，a、b、c是地球大氣層外圓軌道上的三顆衛(wèi)星，a、b的質量相等且小于c的質量，則 （ ） A、b所需的向心力最??； B、b、c的周期相同且大于a的周期； C、b、c的向心加速度大小相等，且大于a的加速度； D、b、c的線速度大小相等，且小于a的線速度； 針對練習1、假如一做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星的軌道 半徑增加到原來的2倍，仍做勻速圓周運動，則（ ） A、根據(jù)公式v=rw可知衛(wèi)星的線速度增加為原來的2倍； B、根據(jù)公式F=mv2/r可知衛(wèi)星所需的向心力將減小到原來的1/2; C、根據(jù)公式F=GMm/r2可知地球提供的向心力將減為原來的1/4; D、根據(jù)上面B、C中的公式，衛(wèi)星運行的線速度將減小為原來的/2； 2、地球和月球的質量之比為81：1，半徑之比為4：1，求： （1）地球和月球表面的重力加速度之比？ （2）在地球上和月球上發(fā)射衛(wèi)星所需要的最小速度之比？ 6.3 宇宙航行（2） 三）衛(wèi)星變軌 當衛(wèi)星由于某種原因速度突然改變時（開啟或關閉發(fā)動機或空氣阻力作用），萬有引力就不再等于向心力，衛(wèi)星將做變軌運動。 (1)、當衛(wèi)星的速度突然增加時，,即萬有引力不足以提供向心力，衛(wèi)星將做_________運動，軌道半徑變_____，但一旦進入新的軌道運行由知其運行速度要_____。 (2)、當衛(wèi)星的速度突然減小時，，即萬有引力大于衛(wèi)星所需的向心力，衛(wèi)星將做_________運動，軌道半徑變_____，進入新的軌道運行時由知其運行速度將_____。 3 2 1 P Q 例3、發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點火，使其沿橢圓軌道2運行，最后再次點火，將衛(wèi)星送入圓軌道3，軌道1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點，則衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時，說法正確的是（ ） A、衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1的速率； B、衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度； C、衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點時的加速度大于它在軌道2上 經(jīng)過Q點時的加速度； D、衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點時的加速度等于它在軌道3上 經(jīng)過P點時的加速度； 四）經(jīng)典力學的局限性 1、經(jīng)典力學在______、_________、_______范圍取得巨大成就； 2、經(jīng)典力學的適用范圍：只適用于 運動，不適用于 運動；只適用于 世界，不適用于 世界。 例4、下列說法正確的是（ ） A、牛頓運動定律就是經(jīng)典力學；B、經(jīng)典力學的基礎是牛頓運動定律； C、牛頓運動定律可以解決自然界中所有的問題； D、經(jīng)典力學可以解決自然界中的所有問題 【課外反饋與演練】 1、2宇宙飛船和空間站在同一軌道上運行，若飛船與前面的空間站 對接，飛船為了追上空間站，可以采取下列方法是（ ） A、飛船加速直到追上空間站，完成對接； B、飛船從原軌道減速至一個較低軌道，再加速追上空間站完成對接； C、飛船加速至一個較高軌道再減速追上空間站完成對接； D、無論如何都追不上空間站； 3、地球同步衛(wèi)星是指相對于地面不動的人造地球衛(wèi)星，則下列說法正確的是（ ） A、它可以在地面上任一點的正上方，且離地心的距離可按需要選擇不同的值；B、它可以在地面上任一點的正上方，但離地心的距離是一定值； C、它只能在赤道正上方，但離地心的距離可按需要選擇不同的值； D、它只能在赤道的正上方，且離地心的距離時一定的； 4、2005年10月12日，我國成功的發(fā)射了搭載兩名宇航員的“神舟六號”飛船，飛船軌道高度為343km，周期約為90分鐘，在飛船進入圓形軌道飛行時，它的線速度大小是（ ） A、等于7.9km/s B、介于7.9km/s和11.2km/s之間 C、小于7.9km/s D、介于7.9km/s和16.7km/s之間 5、人造地球衛(wèi)星以地心為圓心，做勻速圓周運動，關于其各物理量間的關系，下列說法正確的是（ ） A、半徑越大，速度越小，周期越小 B、半徑越大，速度越小，周期越大 C、所有衛(wèi)星的線速度均是相同的，與半徑無關； D、所有衛(wèi)星的角速度均是相同的，與半徑無關； 6、關于繞地球做勻速圓周運動的人造地球衛(wèi)星，以下判斷正確的是（ ） A、同一軌道上，質量大的線速度大； B、同一軌道上，質量大的向心加速度大； C、離地面越近的衛(wèi)星線速度越大； D、離地面越遠的衛(wèi)星線速度越大； 7、關于人造地球衛(wèi)星及其中物體的超重、失重問題，下面說法正確的是（ ）A、在發(fā)射過程中向上加速時產(chǎn)生超重現(xiàn)象； B、在降落時向下減速產(chǎn)生超重現(xiàn)象； C、進入軌道時做勻速圓周運動，產(chǎn)生失重現(xiàn)象； D、失重是由于地球對衛(wèi)星內(nèi)物體的作用力減小而引起的； 8、一顆赤道上空飛行的人造地球衛(wèi)星，其軌道半徑為r=3R(R為地球半徑)，已知地球表面重力加速度為g,則該衛(wèi)星的運行周期是多大？ 〖反思悟學〗 作業(yè)：課堂作業(yè)1-10,11，12選作