2019-2020年高中物理 6.3 宇宙航行學(xué)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(xué)案 新人教版必修2 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1.會(huì)推導(dǎo)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(guān)知識(shí)，知道近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星的特點(diǎn)； 4. 培養(yǎng)學(xué)生探究問(wèn)題的熱情，樂(lè)于學(xué)習(xí)的品質(zhì)．特別是“做一做”的實(shí)施，要通過(guò)教師的引導(dǎo)讓學(xué)生體會(huì)成功的喜悅． 【復(fù)習(xí)與課前預(yù)習(xí)】 1、 萬(wàn)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(guò)預(yù)習(xí)，你覺(jué)得本節(jié)中的困惑是什么?_________________________________ ____________________________________________________________________ 【課堂點(diǎn)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(dāng)發(fā)射速度_____時(shí)，就會(huì)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(dāng)發(fā)射速度大于_____時(shí)，物體會(huì)掙脫_______的束縛，飛到太陽(yáng)系外， 注：不同的星球所對(duì)應(yīng)的三個(gè)宇宙速度會(huì)與地球的宇宙速度不同。 例1、關(guān)于第一宇宙速度，下列說(shuō)法錯(cuò)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(yùn)行速度； C、它是能使衛(wèi)星進(jìn)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(yùn)行時(shí)近地點(diǎn)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(yùn)行速度是_________,也是衛(wèi)星的_______環(huán)繞速度， 2、同步衛(wèi)星：其特點(diǎn)是： ①周期_____地球自轉(zhuǎn)周期；T=24h; ②角速度_____地球自轉(zhuǎn)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(yùn)行規(guī)律？ （1）人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則萬(wàn)有引力提供向心力，即：F萬(wàn)=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(yùn)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(gè)數(shù)值； （2）所有衛(wèi)星的軌道平面都應(yīng) （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(yùn)動(dòng)；在返回時(shí)，有一段減速運(yùn)動(dòng)，這兩個(gè)過(guò)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(yùn)行時(shí)，由于萬(wàn)有引力提供向心力，所以處于 狀態(tài)；因而與重力有關(guān)的儀器均不能使用，與重力有關(guān)的實(shí)驗(yàn)不能進(jìn)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(zhì)量相等且小于c的質(zhì)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(duì)練習(xí)1、假如一做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星的軌道 半徑增加到原來(lái)的2倍，仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則（ ） A、根據(jù)公式v=rw可知衛(wèi)星的線速度增加為原來(lái)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(lái)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(lái)的1/4; D、根據(jù)上面B、C中的公式，衛(wèi)星運(yùn)行的線速度將減小為原來(lái)的/2； 2、地球和月球的質(zhì)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(dāng)衛(wèi)星由于某種原因速度突然改變時(shí)（開啟或關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)或空氣阻力作用），萬(wàn)有引力就不再等于向心力，衛(wèi)星將做變軌運(yùn)動(dòng)。 (1)、當(dāng)衛(wèi)星的速度突然增加時(shí)，,即萬(wàn)有引力不足以提供向心力，衛(wèi)星將做_________運(yùn)動(dòng)，軌道半徑變_____，但一旦進(jìn)入新的軌道運(yùn)行由知其運(yùn)行速度要_____。 (2)、當(dāng)衛(wèi)星的速度突然減小時(shí)，，即萬(wàn)有引力大于衛(wèi)星所需的向心力，衛(wèi)星將做_________運(yùn)動(dòng)，軌道半徑變_____，進(jìn)入新的軌道運(yùn)行時(shí)由知其運(yùn)行速度將_____。 3 2 1 P Q 例3、發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入圓軌道3，軌道1、2相切于Q點(diǎn)，軌道2、3相切于P點(diǎn)，則衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí)，說(shuō)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(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在軌道2上 經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度； D、衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道3上 經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度； 四）經(jīng)典力學(xué)的局限性 1、經(jīng)典力學(xué)在______、_________、_______范圍取得巨大成就； 2、經(jīng)典力學(xué)的適用范圍：只適用于 運(yùn)動(dòng)，不適用于 運(yùn)動(dòng)；只適用于 世界，不適用于 世界。 例4、下列說(shuō)法正確的是（ ） A、牛頓運(yùn)動(dòng)定律就是經(jīng)典力學(xué)；B、經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運(yùn)動(dòng)定律； C、牛頓運(yùn)動(dòng)定律可以解決自然界中所有的問(wèn)題； D、經(jīng)典力學(xué)可以解決自然界中的所有問(wèn)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(yùn)行，若飛船與前面的空間站 對(duì)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(duì)接； B、飛船從原軌道減速至一個(gè)較低軌道，再加速追上空間站完成對(duì)接； C、飛船加速至一個(gè)較高軌道再減速追上空間站完成對(duì)接； D、無(wú)論如何都追不上空間站； 3、地球同步衛(wèi)星是指相對(duì)于地面不動(dòng)的人造地球衛(wèi)星，則下列說(shuō)法正確的是（ ） A、它可以在地面上任一點(diǎn)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(diǎn)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(shí)一定的； 4、2005年10月12日，我國(guó)成功的發(fā)射了搭載兩名宇航員的“神舟六號(hào)”飛船，飛船軌道高度為343km，周期約為90分鐘，在飛船進(jìn)入圓形軌道飛行時(shí)，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(yùn)動(dòng)，關(guān)于其各物理量間的關(guān)系，下列說(shuō)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(wú)關(guān)； D、所有衛(wèi)星的角速度均是相同的，與半徑無(wú)關(guān)； 6、關(guān)于繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星，以下判斷正確的是（ ） A、同一軌道上，質(zhì)量大的線速度大； B、同一軌道上，質(zhì)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(yuǎn)的衛(wèi)星線速度越大； 7、關(guān)于人造地球衛(wèi)星及其中物體的超重、失重問(wèn)題，下面說(shuō)法正確的是（ ）A、在發(fā)射過(guò)程中向上加速時(shí)產(chǎn)生超重現(xiàn)象； B、在降落時(shí)向下減速產(chǎn)生超重現(xiàn)象； C、進(jìn)入軌道時(shí)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生失重現(xiàn)象； D、失重是由于地球?qū)πl(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(yùn)行周期是多大？ 〖反思悟?qū)W〗 作業(yè)：課堂作業(yè)1-10,11，12選作