人造卫宇宙速度导学案.docVIP

人造卫星 宇宙速度 导学案 【课程标准】 1．了解人造卫星的最初构想 2．知道人造卫星的发射与运行原理，会分析人造卫星的受力和运动情况 3．知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度 【学习目标】 1．知道天体运动中的向心力是由万有引力提供的 2．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 3．知道三个宇宙速度的含义，根据万有引力定律公式和向心力公式会推导第一宇宙速度（实质是牛顿第二定律的应用）； 4．简单了解人造卫星发射基本原理和一点同步卫星的知识，了解人造卫星在科技各个方面的作用。 自主预习案 准备知识复习： 卫星围绕地球的运动看作匀速圆周运动。 1、匀速圆周运动的合力与其向心力有什么关系？ 2、向心力的计算公式是什么？ 3、万有引力定律内容及公式是什么？ 课中探究案 探究一.人造卫星的运行原理和轨道 1．[演示] 让同一个物体从同一高度以不同的速度水平抛出. ，最终要落回地面的主要原因是___________，________________.（受重力的作用；初速度不够大） 2．若抛出物体的水平初速度足够大，物体将会怎样？ _____________________________________________________________ 3．简化模型：运动轨迹是 。 物体只受 作用。 4．原理：引力提供向心力： 。 5. 人造地球卫星轨道 由于卫星所需要的向心力是由地球对它的万有引力提供的。而万有引力指向地心，所以卫星的轨道圆心一定在地心。也就是说圆心是地心的轨道才能成为卫星的运行轨道，就只有以下三种情况 赤道轨道：卫星轨道在赤道平面，卫星始终处于赤道上方； 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。 北abc对点练习1：如图所示的三个人造地球卫星，则说法正确的是（ 北 a b c = 1 \* GB3 ①卫星可能的轨道为a、b、c = 2 \* GB3 ②卫星可能的轨道为a、c = 3 \* GB3 ③卫星可能的轨道为a、c = 4 \* GB3 ④卫星可能的轨道为a A． = 1 \* GB3 ① = 3 \* GB3 ③是对的 B． = 2 \* GB3 ② = 4 \* GB3 ④是对的 C． = 2 \* GB3 ② = 3 \* GB3 ③是对的 D． = 1 \* GB3 ① = 4 \* GB3 ④是对的 探究二. 人造卫星的动力学原理 原理：F=___________=_____________=___ _________=_____________（引力提供向心力） 1．线速度与半径的关系：v =_________轨道半径越大速度越_____； 2．角速度与半径的关系：w =_________轨道半径越大速度越_____； 3．周期与半径的关系：T =__________轨道半径越大速度越_____； 4．向心加速度与半径的关系：a =_______轨道半径越大速度越____； 对点练习2：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。 探究三.人造卫星的宇宙速度 1．第一宇宙速度(最小发射速度)： ⑴设想：当物体一速度达到某一数值时,物体抛出后在重力作用下, 不会落到地面上来,而贴着地球表面作圆周运动,成为人造地球卫星。从地球表面发射人造地球卫星，一般使用三级火箭，最后一级火箭脱离时卫星的速度称为发射速度，使卫星能环绕地球运行所需的最小发射速度叫做第一宇宙速度。 ⑵已知：地球半径R、质量M、地球表面重力加速度g、引力常量G、卫星质量m，试用两种方法推导出地球人造卫星的第一宇宙速度。 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v1。飞行器运动所需的向心力是由 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，根据牛顿第二定律得方程： ________________________________ ， 可解出v1 =___________ __=___ _______ __ km/s。 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v1 =___ ______ __=___ __