粤教版 必修2 万有引力定律的应用-宇宙航行》导学案

资源2：
基于课前学习诊断的教学整合
《万有引力定律的应用-宇宙航行》导学案
环节一：牛顿在“月地检验”中，证明了地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，遵循同样的规律，天上地上的物体遵循着完全相同的科学法则——万有引力定律。
现在我们回顾实验，请大家回答：
既然苹果和月亮所受地球的引力性质相同，那么，为什么苹果会掉到地面上来，月亮不掉到地面上来？想一想前面学习的“水流星”“过山车”为什么不掉下来？
那么，怎样使苹果也不掉下来？牛顿曾经设想，在高山上将物体水平抛出，随着抛出的速度增加，物体的落地点越来越远，如果速度足够大，就不会落回地面，而会绕地球圆周运动，已知地球质量M约5.98×1024kg，地球半径R约6400km，万有引力常数G为6.67×10-11m3?s-2?kg-1，地球表面的重力加速度g为9.8N/kg,如果抛出苹果，使苹果绕地球圆周运动，求圆周运动的线速度？
如果将物体扔出的速度大于第一宇宙速度，则物体将做__________运动，如果足够快，可以脱离地球的引力束缚，称为第二宇宙速度（11.2km/s），如果更快，可以脱离太阳的引力束缚，称为第三宇宙速度（16.7km/s）.思考将物体扔出的速度大于第一宇宙速度，但小于第二宇宙速度，物体如何运动？
月亮和苹果都在地球引力作用下做圆周运动，试比较两者圆周运动的物理量的大小
不掉下来的苹果与月亮的物理量比较：
半径
线速度
角速度
周期
向心加速度
表达式
不掉下来的苹果
月亮
根据绕地球圆周运动的线速度表达式，可以得出第一宇宙速度是所有人造地球卫星中最_____的线速度，对应的周期是最_____的，周期大约为__________。
环节二：关于“月地检验”，曾经有人假想：
假如地球赤道上某处有一棵树,长到了跟月球一样高（不考虑月球的影响）.苹果熟了，脱离树枝后，苹果会怎样运动呢？选出你认为正确的分析
A．因为苹果刚脱离树枝瞬间，相对地面速度为零，脱离后苹果受到重力作用，竖直下落，所以会落到树下的地面
B．苹果脱离树枝前已经相对地心做匀速圆周运动，具有速度，脱离后仍然做匀速圆周运动，速率不变，即相对树枝静止
C．苹果脱离树枝前已经相对地心做匀速圆周运动，脱离后在地球引力作用下做向心运动，最终落到地面，但不一定在树下
D．苹果脱离树枝前已经相对地心做匀速圆周运动，脱离后在地球引力作用下做离心运动，逐渐远离地球
树上的所有质点与地球同步（注意同步的意思），如果没有树干的支撑，可不可以有一只苹果能够与地球同步？需要满足什么条件？什么力提供向心力？周期是？
如果发射一颗人造地球同步卫星需要满足什么条件？
1.
为什么同步卫星的轨道与地球赤道共面？
2.
为什么所有同步卫星的高度都是一样的？
3.
（课后作业）同步卫星是如何发射和回收的？比较v1，
v2，
v3
，v4的大小
4.
（课后作业）为什么要至少发射三颗同步卫星且对称分布在同一轨道上,才能实现全球通信
环节三：
中国航天的杰出成就（部分）
1970年4月24日，第一颗人造地球卫星“东方红一号”。
1999年11月20日，第一艘无人实验飞船“神舟一号”。
2003年10月15日，第一艘载人飞船“神舟五号”成功发射，将航天员杨利伟送入太空。
2005年10月12日，第一艘执行多人多天任务的载人飞船“神舟六号”，费俊龙和聂海胜两名中国航天员被送入太空。
2008年9月27日，“神舟七号”
将翟志刚、刘伯明、景海鹏三位航天员被送入太空，翟志刚首次进行太空行走。
2007年10月24日，首个月球探测器
“嫦娥一号”。
2011年9月29日，发射第一个目标飞行器和空间实验室“天宫一号”。与神舟八号、神舟九号、神舟十号相继对接成功。
2013年6月13日，天宫一号与神舟十号飞船成功自动对接。神十航天员王亚平北京时间2013年6月20日进行了太空授课，6月26日3名航天员聂海胜、张晓光、王亚平，在内蒙古中部草原着陆场健康出舱。
2016年8月16日，世界首颗量子科学实验卫星（简称“量子卫星”）。
2016年9月15日天宫二号空间实验室发射成功。
2016年10月17日，神舟十一号载人飞船升空。2016年10月19日，与天宫二号自动交会对接。
2017年04月20日，首艘货运飞船天舟一号。
2017年11月５日，发射两颗北斗三号全球组网卫星。标志着中国北斗卫星导航系统步入全球组网新时代。
2017年11月27日，暗物质粒子探测卫星“悟空”腾空700多天后，暗物质卫星团队宣布：“悟空”获得了目前国际上最精确的TeV电子宇宙射线能谱，并首次直接测量到了该能谱在1TeV（1万亿电子伏特）处的拐折。
2018年4月2日天宫一号成功回收。
2019年1月3日，嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面，并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图，实现了人类探测器首次月背软着陆、首次月背与地球的中继通信。
小结：
对我国航天成就有什么评价？本节课有什么收获？
环节四：后续整合作业
1.
为什么要至少发射三颗同步卫星且对称分布在同一轨道上,才能实现全球通信
2.
同步卫星是如何发射和回收的？比较v1，
v2，
v3
，v4的大小
3.
推导第二宇宙速度
4.
论证赤道上与月球一样高的大树不可能存在
v2
v3
v4
v1
Q
P
Ⅰ
Ⅲ
Ⅱ
1