7.4宇宙航行—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册学案
文档属性
| 名称 | 7.4宇宙航行—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册学案 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 688.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-03-12 21:03:22 | ||
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文档简介
学习内容：《 7.4宇宙航行 》 总第_____课时
课标核心素养要求
知道三个宇宙速度的含义，了解人造地球卫星的历史及我国在航天方面的成就
学习目标
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.了解我国在航天方面的成就，知道近地卫星、同步卫星的特点
3.能分析卫星变轨问题
学习重点
三个宇宙速度的含义，卫星运行问题分析
学习过程
教学笔记
【自主学习】
结合牛顿设想思考：地球上的物体，怎样才能离开地球进行宇宙航行呢？
150495151130
【合作学习·难点探究】
任务一、推导第一宇宙速度，知道第二、第三宇宙速度
1、思考：以多大的速度抛出物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？
若已知Ｇ=6.67×10-11N m2/kg2 , 地球质量M=5.89×1024kg, 地球半径R=6400km,地球表面重力加速度g=9.8m/s2，，请用两种方法推导出这个速度
总结：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫做第一宇宙速度。
思考：把卫星发射到更高的轨道上需要的发射速度越大还是越小？高轨道卫星与近地卫星相比哪个运行速度大？为什么？
总结：（1）第一宇宙速度（ V1=7.9km/s ）是最小的发射速度，最大的环绕速度
（2）第二宇宙速度
在地面附近发射飞行器，使之能够克服地球的引力，永远离开地球所需的最小发射速度，其大小为11.2 km/s.当发射速度7.9 km/s （3）第三宇宙速度
在地面附近发射飞行器，使之能够挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外的最小发射速度，其大小为16.7 km/s.
【例1】下列关于三种宇宙速度的说法正确的是( )
A．第一宇宙速度v1＝7.9 km/s，第二宇宙速度v2＝11.2 km/s，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v1，小于v2
B．美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度
C．第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力的束缚，成为绕太阳运行的人造小行星的最小发射速度
D．第一宇宙速度7.9 km/s是人造地球卫星环绕地球做圆周运动的最大运行速度
E.被发射的物体质量越大，第一宇宙速度越大
【针对训练1】中国计划在2020年发射火星探测器，并在10年后实现火星的采样返回。已知火星的质量约为地球的，火星的半径约为地球的。下列关于火星探测器和火星的说法正确的是( )
A．发射速度只要大于第一宇宙速度即可
B．发射速度只有达到第三宇宙速度才可以
C．发射速度应大于或等于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度
D．火星的第一宇宙速度约为地球第一宇宙速度的2倍
任务二、明确人造地球卫星运行规律
指导：
1、人造地球卫星运行轨道：圆心为地心，运动半径越大，线速度、角速度、向心加速度越小，周期越大
2、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：宁阳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：
【例2】如图所示，有三种轨道，则下列有关说法正确的是（ ） ( )
A．卫星可能的轨道为a、b、c
B．卫星可能的轨道为a、c
C．同步卫星可能的轨道为a、c
D．同步卫星可能的轨道为a
38608097790
【例3】下列关于同步卫星的说法正确的是( )
A．一定位于赤道正上空
B．为了避免相撞，应该与其他国家的同步卫星在不同的轨道上运行，可以经过北京上空
C．发射速度大于地球第一宇宙速度，运行速度小于7.9 km/s
D．卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度
任务三、能对同步卫星、近地卫星、赤道上物体进行比较
指导：
—
近地卫星
同步卫星
赤道上随地球自转的物体
向心力
万有引力
万有引力
万有引力减去重力
轨道半径
r2＞r3＝r1
角速度
由＝mω2r，得ω＝ ，故ω1＞ω2
同步卫星的角速度与地球自转的角速度相同，故ω2＝ω3
ω1＞ω2＝ω3
【例4】同步卫星与地心的距离为r，运行速率为v1，向心加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则下列关系式正确的是( )
A.＝ B.＝()2 C.＝ D.＝
【达标训练·限时检测】
1、如图设行星绕太阳的运动是匀速圆周运动，金星的半径是火星的n倍，质量为火星的k倍，不考虑行星自转的影响，则( ) ( )
A．金星表面的重力加速度是火星的倍
B．金星的“第一宇宙速度”是火星的倍
C．金星绕太阳运动的加速度比火星小
D．金星绕太阳运动的周期比火星大
2．近年来，自然灾害给人类带来巨大损失。科学家们对其中地震、海啸的研究结果表明，地球的自转将因此缓慢变快。下列说法正确的是( ) ( )
A．天宫一号飞行器的高度要略调高一点
B．地球赤道上物体的重力会略变大
C．地球同步卫星的高度要略调低一点
D．地球的第一宇宙速度将略变小
3．如图所示，地球同步卫星相对地面静止不动，犹如悬在高空中，下列说法正确的是( )
A．同步卫星处于平衡状态
B．同步卫星的速率是唯一的
C．不同卫星的轨道半径都相同，且一定在赤道的正上方，它们以第一宇宙速度运行
D．它们可在我国北京上空运行，故用于我国的电视广播
4、a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，向心加速度为a1，b处于地面附近近地轨道上，速度为v1，c是地球同步卫星，离地心距离为r，速度为v2，向心加速度为a2，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图所示，地球的半径为R，则有( )
A．a的向心加速度等于重力加速度g
B．d的运动周期有可能是20 h
C.＝
D.＝
【反思总结】
答案
【例1】CD
【针对训练1】C
【例2】BD
【例3】ACD
【例4】AD
【达标训练·限时检测】
1、B 2、C 3、B 4、CD
课标核心素养要求
知道三个宇宙速度的含义，了解人造地球卫星的历史及我国在航天方面的成就
学习目标
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.了解我国在航天方面的成就，知道近地卫星、同步卫星的特点
3.能分析卫星变轨问题
学习重点
三个宇宙速度的含义，卫星运行问题分析
学习过程
教学笔记
【自主学习】
结合牛顿设想思考：地球上的物体，怎样才能离开地球进行宇宙航行呢？
150495151130
【合作学习·难点探究】
任务一、推导第一宇宙速度，知道第二、第三宇宙速度
1、思考：以多大的速度抛出物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？
若已知Ｇ=6.67×10-11N m2/kg2 , 地球质量M=5.89×1024kg, 地球半径R=6400km,地球表面重力加速度g=9.8m/s2，，请用两种方法推导出这个速度
总结：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫做第一宇宙速度。
思考：把卫星发射到更高的轨道上需要的发射速度越大还是越小？高轨道卫星与近地卫星相比哪个运行速度大？为什么？
总结：（1）第一宇宙速度（ V1=7.9km/s ）是最小的发射速度，最大的环绕速度
（2）第二宇宙速度
在地面附近发射飞行器，使之能够克服地球的引力，永远离开地球所需的最小发射速度，其大小为11.2 km/s.当发射速度7.9 km/s
在地面附近发射飞行器，使之能够挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外的最小发射速度，其大小为16.7 km/s.
【例1】下列关于三种宇宙速度的说法正确的是( )
A．第一宇宙速度v1＝7.9 km/s，第二宇宙速度v2＝11.2 km/s，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v1，小于v2
B．美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度
C．第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力的束缚，成为绕太阳运行的人造小行星的最小发射速度
D．第一宇宙速度7.9 km/s是人造地球卫星环绕地球做圆周运动的最大运行速度
E.被发射的物体质量越大，第一宇宙速度越大
【针对训练1】中国计划在2020年发射火星探测器，并在10年后实现火星的采样返回。已知火星的质量约为地球的，火星的半径约为地球的。下列关于火星探测器和火星的说法正确的是( )
A．发射速度只要大于第一宇宙速度即可
B．发射速度只有达到第三宇宙速度才可以
C．发射速度应大于或等于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度
D．火星的第一宇宙速度约为地球第一宇宙速度的2倍
任务二、明确人造地球卫星运行规律
指导：
1、人造地球卫星运行轨道：圆心为地心，运动半径越大，线速度、角速度、向心加速度越小，周期越大
2、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：宁阳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：
【例2】如图所示，有三种轨道，则下列有关说法正确的是（ ） ( )
A．卫星可能的轨道为a、b、c
B．卫星可能的轨道为a、c
C．同步卫星可能的轨道为a、c
D．同步卫星可能的轨道为a
38608097790
【例3】下列关于同步卫星的说法正确的是( )
A．一定位于赤道正上空
B．为了避免相撞，应该与其他国家的同步卫星在不同的轨道上运行，可以经过北京上空
C．发射速度大于地球第一宇宙速度，运行速度小于7.9 km/s
D．卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度
任务三、能对同步卫星、近地卫星、赤道上物体进行比较
指导：
—
近地卫星
同步卫星
赤道上随地球自转的物体
向心力
万有引力
万有引力
万有引力减去重力
轨道半径
r2＞r3＝r1
角速度
由＝mω2r，得ω＝ ，故ω1＞ω2
同步卫星的角速度与地球自转的角速度相同，故ω2＝ω3
ω1＞ω2＝ω3
【例4】同步卫星与地心的距离为r，运行速率为v1，向心加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则下列关系式正确的是( )
A.＝ B.＝()2 C.＝ D.＝
【达标训练·限时检测】
1、如图设行星绕太阳的运动是匀速圆周运动，金星的半径是火星的n倍，质量为火星的k倍，不考虑行星自转的影响，则( ) ( )
A．金星表面的重力加速度是火星的倍
B．金星的“第一宇宙速度”是火星的倍
C．金星绕太阳运动的加速度比火星小
D．金星绕太阳运动的周期比火星大
2．近年来，自然灾害给人类带来巨大损失。科学家们对其中地震、海啸的研究结果表明，地球的自转将因此缓慢变快。下列说法正确的是( ) ( )
A．天宫一号飞行器的高度要略调高一点
B．地球赤道上物体的重力会略变大
C．地球同步卫星的高度要略调低一点
D．地球的第一宇宙速度将略变小
3．如图所示，地球同步卫星相对地面静止不动，犹如悬在高空中，下列说法正确的是( )
A．同步卫星处于平衡状态
B．同步卫星的速率是唯一的
C．不同卫星的轨道半径都相同，且一定在赤道的正上方，它们以第一宇宙速度运行
D．它们可在我国北京上空运行，故用于我国的电视广播
4、a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，向心加速度为a1，b处于地面附近近地轨道上，速度为v1，c是地球同步卫星，离地心距离为r，速度为v2，向心加速度为a2，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图所示，地球的半径为R，则有( )
A．a的向心加速度等于重力加速度g
B．d的运动周期有可能是20 h
C.＝
D.＝
【反思总结】
答案
【例1】CD
【针对训练1】C
【例2】BD
【例3】ACD
【例4】AD
【达标训练·限时检测】
1、B 2、C 3、B 4、CD