7.4 宇宙航行 导学案 -2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

学校 课型 新课 学生 姓名： 班级： 小组： 课时 1 题目 7.4 宇宙航行 年级 高一 学习目标 1.通过近地卫星的运行推导第一宇宙速度并计算其数值，同时理解第二、第三宇宙速度的含义。 2.通过对地球卫星运动的分析，掌握不同高度卫星的线速度、角速度、周期和加速度的特点。 3.通过阅读教材，体会人类探索太空的成就与科学精神。 基础知识 一 宇宙速度 1．牛顿的设想 如图所示，把物体从高山上水平抛出，如果抛出速度 时，物体就不会落回地面，它将绕地球运动，成为 。 2．三个宇宙速度的含义 宇宙速度 数值 意义 第一宇宙速度 km/s 卫星在地球表面附近绕地球做 的速度 第二宇宙速度 km/s 使卫星挣脱 引力束缚的 速度 第三宇宙速度 km/s 使卫星挣脱 引力束缚的 地面发射速度 [判一判] (1)绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可能大于7.9 km/s。( ) (2)在地面上发射人造卫星的最小速度是7.9 km/s。( ) (3)要发射一颗月球人造卫星，在地面的发射速度应大于16.7 km/s。( ) 二 人造地球卫星 1．人造卫星 (1)动力学特点 一般情况下可认为人造卫星绕地球做 运动，其向心力由地球对它的 提供。 (2)速度和轨道半径的关系 由G＝m，可得v＝ ，可知，卫星的轨道半径越小，线速度 。 2．同步卫星 (1)高度约 ，位于地球赤道平面上。 (2)周期：与地球 周期相同。 (3)特点：相对 静止。 [判一判] (1)人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的向心力由火箭推力提供。( ) (2)卫星绕地球的轨道半径越大，运行速度越大。( ) (3)同步卫星的周期与地球自转周期相同。( ) (4)可以发射一个定点在北京上方的同步卫星。( ) (5)绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星的轨道圆心一定要与地心重合。( ) [想一想] 人造地球卫星的环绕速度能否达到10 km/s？如果在地球上发射物体，使物体速度为10 km/s，那么该物体将怎样运动？ 三 载人航天与太空探索 1. 年苏联航天员 进入东方一号载人飞船，铸就了人类首次进入太空的丰碑。 2．1969年，美国 飞船发射升空，拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕。 3. 年10月15日9时，我国 宇宙飞船把中国第一位航天员 送入太空，截止到2017年底，我国已经将 名航天员送入太空，包括两名女航天员。 4. 年6月，神舟十号分别完成与 空间站的手动和自动交会对接；2016年10月19日，神舟十一号完成与天宫二号空间站的自动交会对接。2017年4月20日，我国发射了货运飞船 ，入轨后与天宫二号空间站进行自动交会对接、自主快速交会对接等3次交会对接及多项实验。 课堂拓展 考点一 宇宙速度 考向1　对三个宇宙速度的理解 1．(多选)下列关于三种宇宙速度的说法中，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发射飞行器，使其克服地球引力，永远离开地球的最小发射速度 D．第一宇宙速度7.9 km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度 考向2　第一宇宙速度的计算 2．我国成功发射一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”。设该卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面。已知月球的质量约为地球质量的，月球的半径约为地球半径的，地球的第一宇宙速度约为7.9 km/s，则该探月卫星绕月运行的速率约为( ) A．0.4 km/s B．1.8 km/s C．11 km/s D．36 km/s 考点二 人造卫星的运行规律 3.(2020·辽宁辽河期中)如图所示，A、B、C三颗人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，已知三颗卫星的质量关系为mA＝mB<