2020年高中物理配套导学案:6.5《宇宙航行》4(人教版必修2).docx
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1、65 宇宙航行66 经典力学的局限性导学案【学习目标】1了解人造地球卫星的最初构想; 2会解决涉及人造地球卫星运动的较简洁的问题;3知道三个宇宙速度的含义和数值,会推导第一宇宙速度4了解经典力学的局限性【重点难点】第一宇宙速度的推导和对第一宇宙速度的精确理解【学法指导】认真阅读教材,第一宇宙速度的概念,理解三个宇宙速度的示意图。【学问链接】将天体(行星或卫星)的运动简化为匀速圆周运动,天体所需的向心力由万有引力供应,则天体的绕行速度、角速度、周期、向心加速度与半径的关系总结如下:(1)由得,_,可见,轨道半径r越大, v_;(2)由_=_得,_,可见,r越大,_;(3)由_=_得,T=_,可见
2、,r越大,T_;(4)由_=ma得,a=_,可见,r越大,a_。【学习过程】一、宇宙速度阅读教材44页。体会牛顿对人造地球卫星的最初构想。1第一宇宙速度。第一宇宙速度是卫星在_四周做_圆周运动时必需具有的线速度。思考2:依据“学问链接”, 第一宇宙速度是全部沿圆轨道运行的卫星中_的线速度。思考3:理解第一宇宙速度,需要强调哪两个要点?_卫星所受的向心力由万有引力供应,即,得v1=_,又星球表面万有引力约等于重力,即,故v1=_。思考4:计算地球的第一宇宙速度。R=6 37106m,地面g=98m/s2,v1=_。思考5:神舟号飞船距离地面的高度约为340km,依据上面的争辩,你能否得出神舟号飞
3、船的线速度?(77km/s)解:2其次宇宙速度其次宇宙速度,是指在星球_四周放射飞行器,使其克服该星球的引力永久离开该星球所需的最小速度,也是能绕该星球做椭圆运动的卫星在近地点的最大速度。地球的其次宇宙速度v=112km/s。小资料:我国放射“嫦娥一号”探月卫星时,卫星在地月转移轨道的近地点(离地面高度约600km)时的速度约为10km/s。3第三宇宙速度。第三宇宙速度,是指在地面四周放射飞行器,能够摆脱太阳引力的束缚飞到太阳系外的最小速度。地球的第三宇宙速度v=167km/s。 4三个宇宙速度之间的对比。以地球为例,三个宇宙速度和相应轨道间的关系如图所示。当卫星在地面四周做圆周运动时,其运行
4、速度即为第一宇宙速度79km/s,当卫星到达地面四周时,其速度介于79km/s112 km/s之间,则卫星沿椭圆轨道绕地球运动;当卫星到达地面四周时,其速度介于112km/s167 km/s之间,则卫星沿椭圆轨道飞离地球,成为绕太阳运动的“卫星”;当卫星在地面四周时,其速度超过167 km/s,则卫星能飞出太阳系成为太阳系外的卫星。资料库:了解有关数据,挖掘隐含条件,有助于分析卫星运动问题(1)地球公转周期为1年,自转周期为24小时,地球表面半径约64103km,表面重力加速度g=98m/s2;(2)月球公转周期为1月(约273天,在一般估算中常取27天);(3)地球同步卫星的周期为24小时,
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