6.5宇宙航行(导学案)

班级：组别：姓名：6.5宇宙航行导学案黔阳一中高一物理备课组编写：胡平审定：胡希聪【学习目标】1.了解人造地球卫星的最初构想；2.分析人造地球卫星的受力和运动情况；3.知道三个宇宙速度的含义和数值；4.会推导第一宇宙速度。【教学重点】1.研究天体运动的基本思路与方法；2.第一宇宙速度的推导；人造卫星的速度、周期的比较；同步卫星的特点。【教学难点】1.第一宇宙速度是卫星发射的最小速度，是卫星环绕运行的最大速度；2.同步卫星的特点。※引入新课我们学习物理知识的目的就是征服自然，在牛顿提出万有引力定律后，人们就想去征服宇宙，让我们用知识的翅膀带我们去完成前人未尽的事业吧！※新知探究阅读教材自主探究完成下面的空和练习一、宇宙航行（1）地球对周围的物体有的作用，因而抛出的物体要.但是抛出的初速度越大，物体就会飞得越。如果没有，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上，将围绕地球运转，成为一颗绕地球运动的。（2）第一宇宙速度的表达式是和。（3）人造卫星在地面附近绕做所必须具有的速度，叫宇宙速度。也叫环绕速度。其值为km/s。如果物体发射的速度更大，达到或超过km/s时，物体将能够摆脱引力的束缚，成为绕运动的人造小行星。这个速度称为宇宙速度。也叫脱离速度。如果物体的发射速度再大，达到或超过km/s时，物体将能够摆脱引力的束缚，飞到太阳系外。这个速度称为宇宙速度。也叫逃逸速度。（4）地球同步卫星的与地球的相同。自主探究：卫星的绕行线速度、角速度、周期与半径r的关系（看同学们能否将它们之间的关系都用公式表示出来，并说明与半径r的关系到底如何）。※课堂练习一：1.教材P48页第1题：2.教材P48页第2题：3.于第一宇宙速度，下面说法正确的是（）A.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B.它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度C.它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度D.它是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度二、梦想成真阅读教材，体会前人探索宇宙的奥秘和征服宇宙的过程。※课堂练习二：1.若人造卫星绕地球做匀速圆周运动，则离地面越近的卫星（）A、速度越大B、角速度越大C、向心加速度越大D、周期越长2、有两颗人造地球卫星，它们的质量之比是m1：m2=1：2，运动速度之比V1：V2=1：2，则它们的周期之比为________；轨道半径之比为________；向心加速度之比为________；所受向心力之比为________。三、科学漫步阅读教材中的科学漫步，了解黑洞这一宇宙中的怪兽。并努力学习，力争揭开这头怪兽的真面目。※课堂练习二：天文学家根据天文学观察宣布了如下成果：银河系中心可能存在一个大黑洞，距黑洞6×109km的星体以的速率200km/s绕其旋转；接近黑洞的所有物质，即使速度等于光速也挣脱不了其引力作用；计算黑洞的最大半径。宇宙航行的应用：（偏理同学要求掌握）应用点一：对宇宙速度的理解例1：若取地球的第一宇宙速度为8km/s，某行星的质量是地球的6倍，半径是地球的1.5倍，这行星的第一宇宙速度约为（）A.16km/sB.32km/sC.4km/sD.2km/s拓展练习1-1：人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其速率（）A.一定等于7.9km/sB.等于或小于7.9km/sC.一定大于7.9km/sD.介于7.9km/s和11.2km/s之间应用点二：有关同步卫星的问题例2：已知一颗近地卫星的周期为5100s，今要发射一颗地球同步卫星，它距地面高度为地球半径的多少倍？思路分析：近地卫星和同步卫星绕地球做匀速圆周运动所需向心力都是由万有引力提供，所以可以用两种卫星的对称性来求解。思维总结：地球所有的同步卫星轨道平面均在赤道平面内，同时轨道半径、环行速度运转周期均相同，并且T=24小时，h=3.6×104km，v=3.08×103m/s。拓展练习2-1：关于地球同步卫星的下述说法中，正确的是（）A.同步卫星要和地球自转同步，它离地面的高度和环行速度都是确定的B.同步卫星的角速度和地球自转角速度相同，但同步卫星的高度和环行速度可以选择C.同步卫星在地球上空的纬度可以选择D.同步卫星的轨道在地球赤道面内应用点三：航天器的发射问题例3：2005年10月12日9时，是我国自主研制的“神舟六号”载人飞船顺利升空的时刻，这是我国继“神五”之后的第二次载人航天飞行，“神六”刚入轨时在近地点200公里，远地点347公里的椭圆轨道上运行，第五圈变轨为距地面343公里的圆轨道，“神六”的运行可以说是“地面一昼夜飞船十六天”，下面有关“神六”的说法正确的是（）A.“神舟五号”和“神舟六号”各自的圆轨道半径的立方和周期的平方的比值是相同的B.已知飞船的圆轨道半径和周期可以计算地球质量C.飞船圆轨道绕行速度约为7.82km/s，小于第一宇宙速度，其原因是轨道半径太小D.飞船在圆轨道准备返回地面时要沿飞行方向的反方向喷火以使飞船加速做近地飞行思路分析：在分析过程中出现了半径和周期，我们也可用开普勒第三定律来进行分析计算。拓展练习3-1：一颗人造卫星在地面上以速度v发射后，可绕地球运动，若使发射速度变为2v，则该卫星可能（）A.绕地球做匀速圆周运动，周期变大B.绕地球运动，轨道变为椭圆C.不绕地球运动，成为绕太阳运动的人造卫星D.挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙课后作业1.在人造地球卫星中，下述哪些仪器不能使用（）A.天平B.弹簧秤C.水银温度计D.水银气压计2.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，加速度越小C.加速度越小，周期越大D.角速度越小，加速度越大3.人造卫星由于受到大气阻力，其轨道半径逐渐减小，其相应的线速度和周期的变化情况是（）A.速度减小，周期增大B.速度减小，周期减小C.速度增大，周期增大D.速度增大，周期减小4.航天飞机中的物体处于失重状态，是指这个物体（）A.不受地球的吸引力B.地球吸引力和向心力平衡C.对支持它的物体的压力为零D.受地球的吸引力减小了5.自1957年10月4日，前苏联发射了世界上第一颗人造卫星以来，人类的活动范围逐步扩展，现在已成功地把人造天体送到火星上漫步，我国也已实现载人航天飞行，并着手实施登月计划，下列有关人造天体的说法正确的是（）A.卫星的轨道越高，则其运转速度越大，周期越大B.做匀速圆周运动的载人空间站中，宇航员受力的作用，但所受合外力为零C.做匀速圆周运动的载人空间站中，宇航员可以用打点计时器测重力加速度的方法测定空间站中的加速度D.若地球没有自转，地球将没有同步卫星6.可以发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道（）A.与地球表面上某一纬度线（非赤道）是共面同心圆B.与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆C.与地球表面上的赤道线是共面同心圆，且卫星相对地球表面是静止的D.与地球表面上的赤道线是共面圆心圆，但卫星相对地球表面是运动的7.地球同步卫星到地心的距离r可由r3=2224cba求出.已知式中a的单位是m，b的单位是s，c的单位是m/s2，则（）A.a是地球半径，b是地球自转的周期，c是地球表面处的重力加速度B.a是地球半径，b是同步卫星绕地心运动的周期，c是同步卫星的加速度C.a是赤道周长，b是地球自转周期，c是同步卫星的加速度D.a是地球半径，b是同步卫星绕地心运动的周期，c是地球表面处的重力加速度能力提升（偏理同学要求完成）☆8.用m表示地球通信卫星（同步卫星）的质量，h表示它离地面的高度，R表示地球的半径，g表示地球表面处的重力加速度，ω表示地球自转的角速度，则通信卫星所受万有引力的大小为（）A.零B.m22)(hRgRC.m．342gRD.以上结果都不正确☆9.已知火星的半径是地球半径的一半，火星质量是地球质量的91，若在地球上质量是50kg的人到火星上去.求：（1）在火星上此人所受的重力多大？（2）此人在地球上可跳1.5m高，他在火星上可跳多高？（g取10m/s2）☆10.国际通迅“同步卫星”位于赤道上空，相对地面静止，若地球的质量为6×1024kg，赤道半径为6400km，求：（1）同步卫星高度是多少千米？（2）同步卫星绕地球运行速度是多少？☆11.能否发射一颗周期为80min的人造地球卫星？用计算说明为什么？