7.4宇宙航行 导学案 -2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

山东省昌乐一中2022级 高一物理翻转课堂课时学案 课 题 7.4宇宙航行 编制人 李海霞 审核人 自 学 质 疑 学 案 目标导学 学 习 目 标 是否达标 通过阅读课本能够了解人造地球卫星的最初构想 学会分析人造地球卫星的受力和运动情况 知道三个宇宙速度的含义和数值，并会推导第一宇宙速度 重点 难点 推导第一宇宙速度 问题记录 学 案 内 容 【预习时间】 min。 【我的问题】请同学们将预习中的疑难问题写出来。 一、宇宙航行 1、复习课本37页“思考与讨论”，回答地面对车的支持力为零时，车的速度多大？想象一下，如果车以这个速度运动会是什么情况。 2、地球表面上速度多大才能成功发射人造地球卫星？ 3、要使人造卫星绕地球运行，它进入地面附近的轨道速度必须等于或大于 km/s，并且小于 km/s，要使卫星脱离地球引力不再绕地球运行，成为人造行星，必须使它的速度等于或大于 km/s；要想使它飞到太阳系以外的地方去，它的速度必须等于或大于 km/s。 班级 小组 姓名_______ _ 使用时间______年__ __月_ _日 编号 15 课 堂 学 案 学生纠错 二、第一宇宙速度的推导 方法一：设地球质量为M，半径为R，绕地球做匀速圆周运动的飞行器的质量为m，飞行器的速度（第一宇宙速度）为v。 飞行器运动所需的向心力是由万有引力提供的，近地卫星在“地面附近”飞行，可以用地球半径R代表卫星到地心的距离，所以，由此解出v=_____。 方法二：物体在地球表面受到的引力可以近似认为等于重力，所以，解得v= 。 三、人造地球卫星的轨道和运行速度 1、卫星绕地球做匀速圆周运动时，是地球的引力提供向心力，卫星受到地球的引力方向指向地心，而做圆周运动的向心力方向始终指向圆心，所以卫星圆周运动的圆心和地球的地心重合。这样就存在三类人造地球卫星轨道：①赤道轨道，卫星轨道在赤道平面，卫星始终处于赤道上方；②极地轨道，卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星通过两极上空；③一般轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。 2、对于卫星的速度要区分发射速度和运行速度，发射速度是指将卫星发射到空中的过程中，在地面上卫星必需获得的速度，等于第一宇宙速度，卫星能在地面附近绕地球做匀速圆周运动，大于第一宇宙速度而小于第二宇宙速度时，卫星做以地球为焦点的椭圆轨道运动。运行速度是指卫星在正常轨道上运动时的速度，如果卫星做圆周运动，根据万有引力提供向心力，得，可见，轨道半径越大，卫星的运行速度越小。实际上卫星从发射到正常运行中间经历了一个调整、变轨的复杂过程。 【我的纠错】请同学们记录自己的错题并分析原因。 第 2 页 训 练 展 示 学 案 学生笔记(教师点拨) 学 案 内 容 训练1．（多选）关于第一宇宙速度，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 训练2．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 训练3．（多选）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 训练4、为了探测X星球，载着登陆舱的探测飞船在该星球中心为圆心，半径为r1的圆轨道上运动，周期为T1，总质量为m1。随后登陆舱脱离飞船，变轨到离星球更近的半径为r2 的圆轨道上运动，此时登陆舱的质量为m2则（ ） A. X星球的质量为 B. X星球表面的重力加速度为 C. 登陆舱在r1与r2轨道上运动是的速度大小之比为 D. 登陆舱在半径为r2轨道上做圆周运动的周期为T2=T1 第 3 页 课 堂 学 案 学生笔记 训练5.已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，地球自转的周期为 T，求地球同步卫星的向心加速度大小。 训练6.金星的半径是地球丰径的95%，质量为地球质量的82%,金星表面的自由落体加速度是多大?金星的"第一宇宙速度”是多