高中物理人教版 (新课标)必修25.宇宙航行教学设计

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§ 7-5 人造地球卫星 宇宙速度一.教学目标1、了解三个宇宙速度的含义，会推算第一宇宙速度。会计算不同轨道上的人造地球卫星的速度和周期。2、感受人类在航天领域和宇宙开发方面所取得的巨大成就．3、通过查阅资料，了解我国航天事业的发展，培养爱国主义情操。二.教学重点推算第一宇宙速度、万有引力定律的应用三.教学难点万有引力定律的应用方法四.教学过程【自主学习】人造地球卫星牛顿对人造地球卫星原理的描绘：__________________________________________ 人造地球卫星绕地球运行的动力学原因:_ ______________________提供_______________所需的向心力人造地球卫星在轨道上运行时不可能处于受力平衡状态,其加速度等于_________________________________.宇宙速度：卫星的绕行速度v=_______________讨论：卫星与地心的距离r越大，则v_________，且v与卫星的质量________关。2、三个宇宙速度(1)第一宇宙速度(环绕速度)v1=__________km/s，推导：(2)第二宇宙速度(脱离速度)v2=______km/s,(3)第三宇宙速度(逃逸速度)v3=______km/s3.地球同步卫星:周期T=_________h.高度h=_____________m.线速度v=________km/s【典型例题】【例1】关于第一宇宙速度，下面说法中错误的是 ( AD )A．它是人造地球卫星绕地飞行的最小速度B．它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行速度C．它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度D．从人造卫星环绕地球运转的速度v=可知，把卫星发射到越远的地方越容易。【例2】1990年3月，紫金山天文台将该台发现的2752号小行星命名为“吴健雄星”．将其看作球形，直径约为32km，密度和地球密度相近．若在此小行星上发射一颗卫星环绕其表面附近旋转，求此卫星的环绕速度．(地球半径取6400km) 约20m/s【例3】有两个人造地球卫星，都绕地球做匀速圆周运动，已知它们的轨道半径之比r1∶r2＝4∶1，求这两个卫星的：(1)线速度之比；(2)角速度之比；(3)向心加速度之比；(4)运动周期之比．1:2 1:8 1:16 8:1【例4】关于我国发射的“亚洲一号”地球同步通讯卫星的说法，正确的是 ( D )A．若其质量加倍，则轨道半径也要加倍B．它在北京上空运行，故可用于我国的电视广播C．它以第一宇宙速度运行D．它运行的角速度与地球自转角速度相同【课堂练习】1．若人造地球卫星以地心为圆心做匀速圆周运动，下列说法中正确的是 ( )A．半径越大，速度越小，周期越小B．半径越大，速度越小，周期越大C．所有卫星的线速度均是相同的，与半径无关D．所有卫星的角速度都是相同的，与半径无关2．同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星 ( )A．它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同的数值B．它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的C．它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的数值D．它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的3．两颗人造地球卫星A和B的质量之比mA∶mB＝1∶2，轨道半径之比rA∶rB＝1∶3，某一时刻它们的连线通过地心，则此时它们的线速度之比vA∶vB＝_______，向心加速度之比aA∶aB＝_______，向心力之比FA∶FB＝_______．4．地球和另一个天体的密度之比为3∶2，半径之比为1∶2，地球表面的重力加速度g＝9.8m/s2，则这个天体表面的重力加速度是多少？在这个天体上发射卫星的环绕速度是多少？【课后练习】:1.人造卫星以地心为圆心，做匀速圆周运动，它的速率、周期与它的轨道半径的关系是( )A.半径越大，速率越大，周期越大B.半径越大，速率越小，周期越小C.半径越大，速率越小，周期越大 D.半径越大，速率越大，周期越小2．关于第一宇宙速度，下面说法①它是人造卫星绕地球飞行的最小速度 ②它是发射人造卫星进入近地圆轨道的最小速度 ③它是人造卫星绕地球飞行的最大速度 ④它是发射人造卫星进入近地圆轨道的最大速度。以上说法中正确的有（ ）A．①② B．②③ C．①④ D．③④QP3213、发射地球同步卫星时，先将卫星发射到近地圆轨道1，然后点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3。轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所示，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，下列说法中正确的是：（ ）A、卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B、卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度C、卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度D、卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度4、有关人造地球卫星的说法中正确的是： （ ）A．第一宇宙速度是卫星绕地球运行的最小速度B．第一宇宙速度是近地圆轨道上人造卫星运行速度C．第一宇宙速度是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度D．卫星环绕地球的角速度与地球半径R成反比※5、宇宙飞船以g/2的加速度匀加速竖直上升，在飞船中用弹簧秤测得质量为10kg的物体的重为7.5N,若已知地球半径为6400km,求测量时飞船所处的位置距地面的高度(g为地球表面的重力加速度)