7.4 宇宙航行 导学案 -2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

姓名： 班级： 7.4宇宙航行 【学习目标】 1.了解人造地球卫星的最初构想 2.通学会分析人造地球卫星的受力和运动情况 3.知道三个宇宙速度的含义和数值，并会推导第一宇宙速度 【学习重难点】 1.理解第一宇宙速度的推导过程： 2.掌握人造卫星的分类及各物理量随距离的变化规律。 【预习新知】 (一)宇宙速度 一、第一宇宙速度 1、牛顿的设想： 把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一 次比一次远；抛出速度足够大时，物体就不会落回地面，成为人造 地球卫星。你知道这个速度究竟有多大吗？ 2、推导过程： (1)方法一：设地球质量为M,半径为R.人造地球卫星在圆轨 道上运行，质量为m,轨道半径为r,飞行器的速度（第一宇宙速度） 为V10 (2)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，重力提供向心力，飞行器的速度（第一宇宙速度）为1。 第1页 [练1]某人在一星球上以速率v竖直上抛一物体，经时间t后，物体 以速率V落回手中.已知该星球的半径为R,求该星球上的第一宇宙 速度。 3、第一宇宙速度= ,是人造卫星的最 发射速度，最 环绕速度（小/大）。 三、 第二宇宙速度 飞行器的速度 时，卫星轨道将变成椭圆，当 时， 卫星将脱离地球吸引。 称为第二宇宙速度。 三、第三宇宙速度 当飞行器的速度 时，卫星进入太阳系成为太阳的卫星，当 v>16.7km/s时，卫星将 称为第三宇宙速度。 [练2]关于地球的宇宙速度，下列表述正确的是( A.第一宇宙速度v=7.9km/s,是人造地球卫星运行时的最小速度 B.第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度 C.第一宇宙速度跟地球的质量无关 D.人造地球卫星运行时的速度可以等于第二宇宙速度 [练3]若取地球的第一宇宙速度为8km/s, 某行星质量是地球的6倍，半径是地球的1.5倍， 此行星的第一宇宙速度约为( A.16 km/s B.32 km/s C.4 km/s D.2 km/s 共2页 (二)人造地球卫星 1、1957年10月4日，苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星一 “卫星1号”；1970年4月24日，我国第一颗人造地球卫星“东方 红1号”发射成功：中国航天之父： 2、人造卫星的轨道分类：① 卫星轨道在赤道平面， 卫星始终处于赤道上方：② 卫星轨道平面与赤道平面 垂直，卫星通过两极上空；③ 卫星轨道和赤道成一定 角度。 3、不同轨道人造卫星的线速度、角速度、周期、向心加速度比较， 如果卫星做圆周运动，根据万有引力提供向心力： (1)离地面越高，向心力越 (2)离地面越高，线速度越 (3)离地面越高，角速度越 (4)离地面越高，周期越 (5)离地面越高，向心加速度越 总结： 【练4】如图所示，a、b、c是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗 人造地球卫星，a、b质量相同，且小于c的质量，则( A.b、c周期相等，且大于a的周期 B.b、c的向心加速度大小相等，且b、c的向心力大小也相等 C.b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度 D.因c的质量最大，所以发射c最不容易，发射速度必定大于11.2km/s 第2页 ob 地球 4、地球同步卫星 (1)定义：位于地面上方高度约36000Km,与地球自转具有 的卫星，叫作地球同步卫星。 其中一种轨道平面与赤道平面成0度角，运动方向与地球自转方向 相同，因其相对地面静止，也称 (2)特点：7个一定 定：和地球自转周期相同，即T 定：其轨道离地面高度固定不变，约为3.6×104km 定：等于地球自转的角速度 一定：线速度大小一定，约为3.1×103m/s 一定：约为0.23m/s2 (地球静止卫星)运行方向一定：和地球自转一致，自西向东 (地球静止卫星)轨道平面一定：都在赤道平面内 【练5】（多选）如图所示，赤道上随地球自转的物体A、赤道上空 的近地卫星B、地球同步卫星C,它们的运动都可视为匀速圆周运动， 比较三者的运动情况，以下判断正确的是( A.三者的周期关系为TA<TB<TC B.三者向心加速度大小关系为aA>aB>aC C.三者角速度的大小关系为wA=wC<ωB D.三者线速度的大小关系为vA<vC<vB (三)载人航天与太空探索 1、1961年4月12日苏联宇航员加加林首次进入太空 2、1969年7月20日美国宇航员阿姆斯特朗首次登月 3、2003年10月15日我国宇航员杨利伟首次通过神舟五号飞船遨游 太空 共2页