物理必修25.宇宙航行导学案

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总课题第六章 万有引力与航天总课时第5 课时课题第五节 宇宙航行课型新授课学 习 目 标 1、了解人造卫星的有关知识，正确理解人造卫星做圆周运动时，各物理量之间的关系。 2、知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。 通过用万有引力定律来推导第一宇宙速度，培养学生运用知识解决问题的能力。 1、通过介绍我国在卫星发射方面的情况，激发学生的爱国热情。 2、感知人类探索宇宙的梦想，促使学生树立献身科学的人生价值观。学习 重点对第一宇宙速度的推导过程和方法，了解第一宇宙速度的应用领域。学习 难点1、人造地球卫星的发射速度与运行速度的区别。 2、掌握有关人造卫星计算及计算过程中的一些代换。学法 指导自主阅读、合作探究、精讲精练、教学 准备教学 设想知识回顾→合作探究→突出重点，突破难点→典型例题分析→巩固知识→达标提升教 学 过 程 师 生 互 动补充内容或错题订正任务一 知识回顾 1、计算天体质量的方法： 2、解决天体问题的基本思路是什么? 任务二 合作探究 （认真阅读教材，回答下列问题） 一、牛顿的设想 引导1：牛顿对人造卫星原理是怎样描绘的？ 引导2：人造卫星绕地球运行的动力学原因是什么？ 人造卫星在绕地球运行时，只受到地球对它的万有引力作用，人造卫星作圆周运动的向心力由 提供。 引导3：人造卫星的运行速度。 设地球质量为M，卫星质量为m，轨道半径为r，由于万有引力提供向心力，则人造卫星的运行速度表达式： 引导4：角速度和周期与轨道半径的关系呢？ 二、宇宙速度 1、第一宇宙速度 ⑴推导： 问题：牛顿实验中，炮弹至少要以多大的速度发射，才能在地面附近绕地球做匀速圆周运动？已知地球半径为6370km。 ⑵意义：第一宇宙速度是人造卫星在地面附近 的速度，所以也称为环绕速度。 2、第二宇宙速度 大小： 。 意义：使卫星挣脱 的束缚，成为绕 运行的人造行星的最小发射速度，也称为脱离速度。 （3）第三宇宙速度。 大小： 。 意义：使卫星挣脱 束缚的最小发射速度，也称为逃逸速度。 典型例题分析 【例题1】有两颗人造卫星，都绕地球做匀速圆周运行，已知它们的轨道半径之比r1：r2＝4：1，求这颗卫星的：⑴线速度之比；⑵角速度之比；⑶周期之比；⑷向心加速度之比。 【例题2】地球半径为6400km，在贴近地表附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星速度为7.9×103m/s，则周期为多大？ 交流与讨论：能否发射一颗周期为80min的人造地球卫星并说明原因？ 3、梦想成真 引导：探索宇宙的奥秘，奔向广阔而遥远的太空，是人类自古以来的梦想，那么梦想成真了吗?请同学们阅读教材“梦想成真”部分．了解相关内容： 任务三 达标提升 1、两个质量相等的人造地球卫星a、b绕地球运行的轨道半径ra=2rb，下列说法中正确的是：( ) A、由公式F=可知，卫星a的向心力是b的1/2， B、由公式F=G可知，卫星a的向心力是b的1/4， C、由公式F=m可知，卫星a的向心力是b的2倍， D、以上说法都不对。 2．人造地球卫星的轨道半径越大，则（ ） A.速度越小，周期越小 B.速度越小，周期越大 C.速度越大，周期越小 D.速度越大，周期越大 3．有两颗质量相同的人造卫星A、B，其轨道半径分别为RA、RB，RA∶RB＝1∶4，那么下列判断中正确的有 ( ) A．它们的运行周期之比TA∶TB＝1∶4 B．它们的运行线速度之比vA∶vB＝4∶1 C．它们所受的向心力之比FA∶FB ＝4∶1 D．它们的运行角速度之比ωA∶ωB＝8∶1 4．关于人造卫星，下列说法中不可能的是 ( ) A．人造卫星环绕地球运行的速率是7．9km／s B．人造卫星环绕地球运行的速率是5．0km／s C．人造卫星环绕地球运行的周期是80min D．人造卫星环绕地球运行的周期是200min 5．设第一、第二、第三宇宙速度分别是v1、v2、v3，则 ( ) A．v1＝7．9 km／s，7．9 km／s＜v2≤11．2km／s， 11．2km／ｓ＜v3≤16．7km／s B．7．9 km／s≤v1＜11．2km／s，v2＝11．2 km／s， 11．2km／ｓ＜v3≤16．7km／s C． 7．9 km／s≤v1＜11．2km／s，11．2km／ｓ≤v2＜16．7km／s v3＝16．7 km／s， D．v1＝7．9 km／s， v2＝11．2km／s，1v3＝16．7km／s 6．人造地球卫星围绕地球作匀速圆周运动，其速率（ ） A.一定等于7.9 B.一定大于7.9 C.等于或小于7.9 D.介于7.9～11.2之间 7、已知地球质量约为月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的4倍，在地球上发射近地卫星的环绕速度为7．9 km／s，周期为84 min．那么在月球上发射—颗近月卫星的环绕速度多大?它的周期多大?