高中物理《5.4-飞出地球去1》导学案-沪科版必修2

延长县中学学生自主学习导学案科目物理课题飞出地球去课型新授课设计人卫尚昆审查人卫尚昆审批人序号5-05学习目标1、会推导第一宇宙速度，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度；2、了解人造卫星的有关知识，知道近地卫星、同步卫星的特点；3、培养学生探究问题的热情，乐于学习的品质．学习重点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。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。学习过程笔记预习案课前预习阅读教材内容，完成下列问题：一、人造卫星1、人造卫星的工作原理卫星绕地球做匀速圆周运动时，提供向心力，即2rMmG=，期中r为的距离。2、卫星的绕行速度、角速度、周期与半径R的关系由2RMmG=Rvm2,得V=R越大，v越小。由2RMmG＝Rm2，得=，R越大，越小。由2RMmG＝RTm2)2(，得T=,R越大，T越大。二、宇宙速度1、第一宇宙速度：大小：1v，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。2、第二宇宙速度：大小：2v，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。3、第三宇宙速度：大小：3v，意义：使卫星挣脱束缚，飞出太阳系的最小发射速度，也称为。三、为了和平与进步1、1957年10月成功发射了；2、1969年7月美国登上月球；3、2003年10月15日我国宇航员踏入太空。预习自测：1、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2、2012年6月16日，我国成功发射了搭载3名宇航员的“神州”9号飞船，在飞船进入圆形轨道环绕地球飞行时，它的线速度大小（）A．等于7．9km／sB．介于7．9km/s和11．2km/s之间C．小于7．9km/sD．介于7．9km/s和16．7km/s之间我的疑惑：请你将预习中未能解决的问题和有疑惑的问题写下来，待课堂上与老师和同学探究解决。探究案一、质疑探究——质疑解疑、合作探究探究一：人造地球卫星1、比较卫星的各个物理量随轨道半径的变化关系人造地球卫星的线速度跟半径是什么关系？卫星的线速度什么时候最大？卫星的周期跟半径是什么关系？卫星的周期什么时候最小？（1）人造卫星绕地球做匀速圆周运动，则万有引力提供向心力，即：F万=F向，公式为：___________=ma=_________=_______=_______;①a=_______,可见随着轨道半径增大，卫星的向心加速度减小，向心力减小；○2w=________,随着轨道半径的增大，卫星的角速度；○3T=_________,随着轨道半径的增大，卫星绕地球运行的周期，近地卫星的周期约为84.6min，其他卫星的周期都大于这个数值；○4v=________,随着轨道半径的增大，卫星线速度；2、近地卫星：轨道半径等于地球的半径，它的运行速度是_________,也是卫星的_______环绕速度。3、同步卫星：什么是地球同步卫星？地球同步卫星有哪些特点？①周期_____地球自转周期；T=24h;②角速度_____地球自转角速度；提示：延长县上空是否有同步卫星？为什么？各个国家发射的同步卫星距离地面高度是否相同？为什么？同步卫星是否会发生碰撞？为什么？总结：同步卫星的特点：问题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。针对训练：1、1957年10月，原苏联发射第一颗人造地球卫星，卫星重83.6kg，每96min绕地球飞行一圈，请同学们根据所学知识计算这颗卫星的轨道半径是多少？卫星距地面的高度是多少？卫星的线速度是多少？（地球半径R=6400km）思考：能否发射一颗周期为80min的人造地球卫星？探究二：第一宇宙速度的理解与计算在地面附近将物体以一定的水平速度发射出去，如果速度，物体不再在落回地球表面，而是刚好在地球表面附近围绕地球做运动，成为地球的，这时的发射速度就叫做第一宇宙速度。第一宇宙速度是人造地球卫星的最发射速度，也是卫星在地球表面附近围绕地球做匀速圆周运动的运行速度，是人造地球卫星的最运行速度。推导：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=_____=_____km/s。问题1、海王星的质量约是地球的16倍，它的半径是地球的4倍，地球的第一宇宙速度为7.9km/s，则海王星的第一宇宙速度为多大？针对训练：2、已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，不考虑地球自转的影响。（1）推导第一宇宙速度v1的表达式；（2）若卫星绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距离地面高度为h，求卫星的运行周期T。二、小结：这节课你学到了什么，试着总结一下。三、当堂检测——有效训练、反馈矫正1、关于第一宇宙速度，下面说法中正确的是（）A．它是人造卫星绕地球运行的最小速度B．它是人造卫星绕地球运行的最大速度C．它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度D．它是能使卫星进人近地圆形轨道的最小发射速度2、如图中的圆a、b、c,其圆心均在地球的自转轴线上，b、c的圆心与地心重合，对卫星环绕地球做匀速圆周运动而言()A.卫星的轨道可能为aB.卫星的轨道可能为bC.卫星的轨道可能为cD.同步卫星的轨道只可能为b3、在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ。则（）A．该卫星的发射速度必定大于11.2km/sB．卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9km/sC．在轨道Ⅰ上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度D．卫星在Q点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ4、在地球（看作质量均匀分布的球体）上空有许多同步卫星，下面说法中正确的是（）A．它们的质量可能不同B．它们的速率可能不同C．它们的向心加速度大小可能不同D．它们离地面的距离可能不同5、据报道，“嫦娥一号”和“嫦娥二号”绕月飞行器的圆形轨道距月球表面分别约为200Km和100Km，运动速率分别为v1和v2，那么v1和v2的比值为（月球半径取1700Km）A．1918B．1918C．1819D．18196、1970年4月25日18点，新华社授权向全世界宣布：1970年4月24日，中国成功地发射了第一颗人造卫星，卫星向全世界播送“东方红”乐曲。已知卫星绕地球一圈所用时间T=114分钟，地球半径R=6400km，地球质量M=6×1024kg。试估算这颗卫星的离地平均高度。