高中物理人教版第六章萬有引力與航天宇宙航行 公開課獎

§宇宙航行編寫人：陳秀平審核人：王潤喜審批人：王潤喜【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識。知道三個宇宙速度的含義，會推導(dǎo)第一宇宙速度。2.了解人造地球衛(wèi)星的有關(guān)知識，，正確理解人造衛(wèi)星做圓周運動時，各物理量之間的關(guān)系3.了解人類對太空的探索過程?！緦W(xué)習(xí)重點和難點】第一宇宙速度的推導(dǎo)。人造衛(wèi)星做圓周運動時各量之間的關(guān)系學(xué)法指導(dǎo)和學(xué)法說明1.認真閱讀教材P44----45的內(nèi)容，課前認真完成導(dǎo)學(xué)案2.認真限時完成，規(guī)范書寫，課上小組合作探討答疑解惑預(yù)習(xí)案知識準(zhǔn)備：1.衛(wèi)星繞地球做圓周運動，什么力提供向心力？2.萬有引力的表達式是怎樣的？向心力的表達式是怎樣的？教材助讀一宇宙速度1．什么是第一宇宙速度？地球的第一宇宙速度是多大？怎樣推導(dǎo)地球的第一宇宙速度？2.第二宇宙速度:在地面附近發(fā)射物體，當(dāng)物體的速度等于或大于km/s，它就會克服的引力，永遠離開地球，成為太陽的人造行星，這時的發(fā)射速度就叫做第二宇宙速度。在地面附近發(fā)射物體，如果發(fā)射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，它繞地球運行的軌跡是。3.第三宇宙速度:在地面附近發(fā)射物體，當(dāng)物體的速度等于或大于km/s，它就會掙脫的束縛，飛到太陽系以外，成為人造小恒星，這時的發(fā)射速度就叫做第三宇宙速度。二、夢想成真探索宇宙的奧秘，奔向廣闊而遙遠的太空，是人類自古以來的夢想，那么夢想成真了嗎?請同學(xué)們閱讀教材“夢想成真”部分。1.是誰真正為人類邁向太空提供了科學(xué)思想？2.世界上第一顆人造地球衛(wèi)星是哪個國家發(fā)射的？3.最先登上月球的是哪國人？4.中國載人航天工程是哪一年正式啟動的？5.中國第一個被送入太空的航天員是誰？探究案探究點一、第一宇宙速度問題一.平拋物體的速度逐漸增大，物體的落地點如何變化？速度達到一定值后，物體能否落回地面？.若不能，此速度必須滿足什么條件？請你替牛頓算一算，需要多大的速度將物體發(fā)射出去才能不落回地球，而是像衛(wèi)星一樣繞地球做勻速圓周運動？[想一想]：有沒有其它方法表達地球的第一宇宙速度？〖針對訓(xùn)練1〗海王星的質(zhì)量約是地球的16倍，它的半徑是地球的4倍，地球的第一宇宙速度為s，則海王星的第一宇宙速度為多大？問題二：人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運動的向心力由什么力提供？衛(wèi)星運動的線速度跟半徑是什么關(guān)系？衛(wèi)星的線速度什么時候最大？衛(wèi)星的周期跟半徑是什么關(guān)系？衛(wèi)星的周期什么時候最??？衛(wèi)星的向心加速度跟周期是什么關(guān)系？（設(shè)地球質(zhì)量為M，衛(wèi)星質(zhì)量為m，軌道半徑為r）〖針對訓(xùn)練2〗兩顆人造地球衛(wèi)星A、B繞地球做勻速圓周運動，周期之比為TA：TB=1：8，則A、B的軌道半徑之比和運行速率之比分別為（）A．RA：RB=4：1，VA：VB=1：2B．RA：RB=4：1，VA：VB=2：1C．RA：RB=1：4，VA：VB=1：2D．RA：RB=1：4，VA：VB=2：1問題三：結(jié)合問題一和問題二談?wù)勀銓\行速度和發(fā)射速度的區(qū)別及你對第一宇宙速度的理解。探究點二：同步衛(wèi)星問題1。什么是同步衛(wèi)星？它的周期有什么樣的特點？它的軌道平面是怎樣的？問題2。試通過計算說明同步衛(wèi)星的高度，運行速度是定值。針對訓(xùn)練3同步衛(wèi)星是指相對于地面不動的人造衛(wèi)星（）A.它可以在地面上任一點的正上方，且離地心的距離可按需要選擇不同的值B.它可以在地面上任一點的正下方，但離地心的距離是一定的C.它只能在赤道的正上方，但離地心的距離可按需要選擇不同的值D.它只能在赤道的正上方，但離地心的距離是一定的知識鏈接：衛(wèi)星變轉(zhuǎn)問題變轉(zhuǎn)運行分析：當(dāng)衛(wèi)星由于某種原因速度突然改變時（開啟或關(guān)閉發(fā)動機或空氣阻力作用），萬有引力就不再等于向心力，衛(wèi)星將做變軌運行。當(dāng)V增大時，所需向心力-------，即-----------------------------，衛(wèi)星將做-------------，脫離原來的圓軌道，軌道半徑-------，但衛(wèi)星一旦進入新的軌道運行，其運行速度要--------。當(dāng)衛(wèi)星的V減小時，所需向心力-------，即-----------------------------，衛(wèi)星將做-------------，脫離原來的圓軌道，軌道半徑-------，但衛(wèi)星一旦進入新的軌道運行，其運行速度要--------。P123Q2、將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后再次點火，將衛(wèi)星送入同步軌道3。軌道1、2相切于P123QA．衛(wèi)星在軌道3上的速率大于軌道1上的速率B．衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度C．衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點時的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過Q點時的加速度D．衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點的速度等于它在軌道3上經(jīng)過P點時的速度當(dāng)堂檢測1．關(guān)于第一宇宙速度，下面說法中正確的是（）A．它是人造衛(wèi)星繞地球運行的最小速度B．它是人造衛(wèi)星繞地球運行的最大速度C．它是近地圓形軌道上人造地球衛(wèi)星的運行速度D．它是能使衛(wèi)星進人近地圓形軌道的最小發(fā)射速度2.下列軌道中不可能是衛(wèi)星繞地球運行的軌道的是（）3．據(jù)報道，“嫦娥一號”和“嫦娥二號”繞月飛行器的圓形軌道距月球表面分別約為200Km和100Km，運動速率分別為v1和v2，那么v1和v2的比值為（月球半徑取1700Km）（）A．B．C．D．a(chǎn)bc4．如圖所示，a、b、c是在地球大氣層外圓形軌道上運行的三顆人造地球衛(wèi)星，且Ma=Mb>MabcA．b、c的線速度大小相等，且小于a的線速度B．b、c運行周期相同，且大于a的運行周期C．b、c的向心加速度大小相等，且小于a的向心加速度D．b、c的向心力大小相等，且小于a的向心力5．在地球（看作質(zhì)量均勻分布的球體）上空有許多同步衛(wèi)星，下面說法中正確的是（）A．它們的質(zhì)量可能不同 B．它們的速率可能不同C．它們的向心加速度大小可能不同