宇宙航行导学案(带答案)

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§5．宇宙航行 §6．经典力学的局限性——问题导读

使用时间： 月 日—— 月 日

姓名 班级

【学习目标】

1、知道人造地球卫星的运行原理，会运用万有引力定律和圆周运动公式分析解答有关卫星运行的原因；

2、掌握三个宇宙速度，会推导第一宇宙速度；

3、简单了解航天发展史。

4、能用所学知识求解卫星基本问题。

【问题导读】认真阅读《课本》P44—P51内容，并完成以下导读问题：

一、人造地球卫星

如图所示，当物体的 足够大 时，它将会围绕 旋转

而不再落回地面，成为一颗绕地球转动的 。一般情况下可认为

人造地球卫星绕地球做 运动，向心力由地球对它的

提供，即G Mm r

2 = ，则卫星在轨道上运行的线速度v = 二、三个宇宙速度的比较

数值 意义 第一宇

宙速度

km/s (1)卫星环绕地球表面运行的速度，也是绕地球做匀速圆周运动的最 速度； (2)使卫星绕地球做匀速圆周运动的最 地面发射速度 第二宇

宙速度

km/s 使卫星挣脱 引力束缚的最 地面发射速度 第三宇

宙速度 km/ s 使卫星挣脱 引力束缚的最 地 面发射速度

三、经典力学的成就和局限性

1、经典力学的成就

牛顿运动定律和万有引力定律在宏观、低速、弱引力的广阔领域，包括天体力学的研究中，

经受了实践的检验，取得了巨大的成就.

2、经典力学的局限性

（1）牛顿力学即经典力学，它只适用于、的物体，不适用于

和的物体。

（2）狭义相对论阐述了物体以接近光速运动时遵从的规律，得出了一些不同于经典力学的结论，如质量要随物体运动速度的增大而。

（3）20世纪20年代，建立了量子力学，它正确描述了粒子的运动规律，并在现代科学技术中发挥了重要作用.

（4）爱因斯坦的广义相对论说明在的作用下，牛顿的引力理论将不再适用.

预习检测：

1．两颗卫星A、B的质量相等，距地面的高度分别为H A、H B，且H A

2．判断正误

绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10km/s．( )

在地面上发射人造卫星的最小速度是km/s．( )

要发射一颗月球人造卫星，在地面的发射速度应大于16.7 km/s．()

3．“天宫一号”目标飞行器在距地面355 km的轨道上做圆周运动，它的线速度比7.9 km/s大还是小？

4．要使发射出去的人造卫星能够绕地球做圆周运动，则在地面发射时的速度需满足什么要求？根据天体运动的规律，在地面发射速度越大的卫星到达太空绕地球做圆周运动的速度越大还是越小？

§5．宇宙航行 §6．经典力学的局限性——课堂导学

姓名 班级

【问题导读】

一、人造地球卫星的轨道

人造卫星的轨道可以是椭圆轨道，也可以是圆轨道.

1、椭圆轨道：地心位于椭圆的一个焦点上.

2、圆轨道：卫星绕地球做匀速圆周运动，卫星所需的向 心力由

万有引力提供，由于万有引力指向地心，所以卫星的轨道圆心必

然是地心，即卫星在以地心为圆心的轨道 平面内绕地球做匀速圆

周运动.

总之，地球卫星的轨道平面可以与赤道平面成任意角度，但轨道

平面一定过地心。当轨道平面与赤道平面重合时，称为赤道轨道；

当轨道平面与赤道平面垂直时，即通过极点，称为极地轨道，如图所示.

二、地球同步卫星

1、定义：相对于地面静止的卫星，又叫静止卫星.

3、六个“一定”

①同步卫星的运行方向与地球自转方向一致.

②同步卫星的运转周期与地球自转周期相同，T =24h.

③同步卫星的运行角速度等于地球自转的角速度.

④同步卫星的轨道平面均在赤道平面上，即所有的同步卫星都在赤道的正上方.

⑤同步卫星的高度固定不变，同步卫星距地面高度h = 3. 6×104 km.

三、人造地球卫星的向心加速度a 、线速度v 、角速度ω、周期T 跟轨道半径r 的关系 人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，地球对卫星的万有引力提供向心力（地球质量为M ，卫星质量为m )

1、由G Mm r 2 = ma n 得a n = G M r

2 ，则r 越大，a n 越小。 2、由G Mm r 2 = m v 2

r 得v =r

GM ，则r 越大，v 越小. 对于近地卫星（r =R 地）的线速度v =地

R GM =地R g =7.9km/s ，即第一宇宙速度，是卫星绕地球做圆周运动的最大速度，也是发射卫星的最小速度.

3、由G Mm r 2 = m ω2r 得ω=3

r GM ，则r 越大，ω越小.

4、由G Mm r 2 =m (T π2)2r 得 T =GM

r 324π，则 r 越大，T 越大. 对于近地卫星（r =R 地）的周期T=5063s≈84min ，其他所有卫星的周期都大于这个数值， 即该值是地球卫星周期的最小值.

※人造卫星在圆轨道上运行时，由于万有引力提供向心力，所以处于完全失重状态，凡是和重力有关的现象都会消失.

四、三个宇宙速度

1、第一宇宙速度（环绕速度）

（1）定义：又叫环绕速度，是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所具有的速度.是人造地球卫星的最小发射速度，v =7.9km/s

（2）推导：设地球的质量为M ，卫星的质量为m ,卫星到地心的距离为r ，卫星做匀速圆周运动的线速度为v ：

2、第二宇宙速度（脱离速度}

在地面上发射物体，使之能够脱离地球的引力作用，成为绕太阳运动的人造行星或绕其他行星运动的人造卫星所必需的最小发射速度，其大小为11.2 km/s.

3、第三宇宙速度（逃逸速度）

在地面上发射物体，使之最后能脱离太阳的引力作用，飞到太阳系以外的宇宙空间所必需的最小速度，其大小为 16.7 km/s.

※注意：

（1）第一宇宙速度是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度，也是最小发射速度.

（2）当在地面上以7.9 km/s

（3）三个宇宙速度分别为三种不同情况下在地面附近的最小发射速度.不同星球的第一宇宙速度不同.

五、卫星轨道变化问题

卫星从低轨道→高轨道：做离心运动，

受力条件：提供的向心力（万有引力）< 所需向心力（mv 2

r

） 卫星应加速才能变轨；

卫星从高轨道→低轨道：做近心运动，

受力条件：提供的向心力（万有引力）> 所需向心力（mv 2

r

） 卫星需减速才能变轨。

【课上基础训练】

1、是否可以发射一颗这样的人造卫星，使其圆轨道( )

A．与地球表面上某一纬度线(非赤道)是共面的同心圆

B．与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面的同心圆

C．与地球表面上赤道线是共面的同心圆，且卫星相对地球表面是静止的

D．与地球表面上的赤道线是共面的同心圆，但卫星相对地球是运动的

2．在轨道上运行的人造地球卫星，若卫星上的天线突然折断，则天线将（）A．做自由落体运动

B．做平抛运动

C．和卫星一起绕地球在同一轨道上运行

D．由于惯性沿轨道切线方向做直线运动

3．当人造卫星绕地球做匀速圆周运动时，其绕行速度（）

A．一定等于千米/秒B．一定小于千米/秒

C．一定大于千米/秒D．介于～千米/秒

4．发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，

使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送人同步椭圆轨

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，以下说法正确的是

( )

A．卫星在轨道3上的速率大于在轨道l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5．同步卫星在赤道上空同步轨道上定位以后，由于受到太阳、月球及其他天体的引力作用影响，会产生漂移运动而偏离原来的位置，若偏离达到一定程度，就要发动卫星上的小发动机进行修正。如图所示中A为离地面36000km的同步轨道，B和C为两个已经偏离轨道但仍在赤道平面内运行的同步卫星，要使它们回到同步轨道上，应( )

A．使B适当减速B．开使B适当加速

C．使C适当减速D．使C适当加速

6．金星的半径是地球的倍，质量为地球的倍。那么，

（1）金星表面的自由落体加速度是多大？

（2）金星的第一宇宙速度是多大？

§5．宇宙航行§6．经典力学的局限性——课后拓展训练

【课后拓展训练】

1．关于地球的第一宇宙速度，下面说法中正确的是( )

A．它是人造地球卫星绕地球运行的最小速度

B．它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度

C．它是能使卫星进入近地轨道的最小速度

D．它是能使卫星进入轨道的最大发射速度

2．关于人造地球卫星及其中物体的超重、失重问题，下列说法中正确的是( ) A．在发射过程中向上加速时产生超重现象

B．在降落过程中向下减速时产生超重现象

C．进入轨道时做匀速圆周运动，产生失重现象

D．失重是由于地球对卫星内物体的作用力减小而引起的

3．同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星，则下面说法中正确的是( ) 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

4．关于绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星，以下判断正确的是( ) A．同一轨道上，质量大的卫星线速度大

B．同一轨道上，质量大的卫星向心加速度大

C．离地面越近的卫星线速度越大

D．离地面越远的卫星线速度越大

5．2003年8月29日，火星、地球和太阳处于三点一线，上演“火

星冲日”的天象奇观。这是6万年来火星距地球最近的一次，与

地球之间的距离只有5576万公里，为人类研究火星提供了最佳

时机。如图所示为美国宇航局最新公布的“火星冲日”的虚拟图，

则有( )

A．2003年8月29日，火星的线速度大于地球的线速度

B．2003年8月29日，火星的线速度小于地球的线速度

C．2004年8月29日，火星又回到了该位置

D．2004年8月29日，火星还没有回到该位置

6．如图所示的圆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a B．卫星的轨道可能为b

C．卫星的轨道可能为c D．同步卫星的轨道只可能为b

★7．我国自行研制发射的“风云一号”“风云二号”气象卫星的飞行轨道是不同的，“风云一号”是极地圆形轨道卫星，其轨道平面与赤道平面垂直，周期为了T1=12 h；“风云二

号”是同步卫星，其轨道平面就是赤道平面，周期为丁T2＝24 h；两颗卫星相比

( )

A．“风云一号”离地面较高

B．“风云一号”每个时刻可观察到的地球表面范围较大

C．“风云一号”线速度较大

D．若某时刻“风云一号”和“风云二号”正好同时在赤道上某个小岛的上空，那么再过12小时，它们又将同时到达该小岛的上空

8．关于我国发射的“亚洲一号”地球同步通迅卫星的说法，正确的是( ) 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

9．地球上两相距很远的观察者，都发现自己的正上方有一颗人造卫星，相对自己静止不动，则这两位观察者的位置以及两颗人造卫星到地球中心的距离可能是( ) A．一人在南极，一人在北极，观察不到此现象

B．一人在南极，一人在北极，两卫星到地球中心的距离可以不等，但应成整数倍

C．两人都在赤道上，两卫星到地球中心的距离一定相等

D．两人都在赤道上，两卫星到地球中心的距离可以不等，但应成整数倍

10．一颗人造地球卫星在离地面高度等于地球半径的圆形轨道上运行，其运行速度是地球

第一宇宙速度的倍。

★11．假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星，若它贴近该天体的表面做匀速

圆周运动的运行周期T1，已知万有引力常量为G，则该天体的密度为。若这颗卫星距该天体表面的高度为h，测得在该处做圆周运动的周期为T2，则该天体的密度又可表示为。

12．1989年10月18日，人类发射的“伽利略”号木星探测器进入太空，行程37亿千米．于1995年12月7日到达木星附近，然后绕木星运转并不断发回拍摄到的照片，最后耗尽所有备用燃料坠入木星大气层而销毁．

(1)人类在地面上发射该探测器的速度应为（）

A．等于7.9 km/s B．大于7.9 km/s而小于11.2km/s

C．大于11.2 km/s而小于16.7km/s D．大于16.7 km/s

(2)该探测器从1995年至2002年6年内绕木星运行了33圈，若引力常量已知，则由此数据( )

A．可计算出太阳的质量B．可计算出木星的质量

C．可计算出探测器的质量D．以上三个质量均无法计算出来

13．1987年，美国摩托罗拉公司的专家率先提出了一个方案：在距地球表面780km 的太

空轨道上建立一个由77颗小卫星组成的星座，每条轨道上分布有11颗卫星，这种卫星系统称为铱卫星系统．目前，有66颗铱卫星均匀分布在距离地面784km 的6条不同轨道上，假设这些卫星绕地球做匀速圆周运动，则它们在运动中具有相同的

( )

A ．圆心

B ．速率

C ．周期

D ．加速度大小

★14．在飞船发射、绕地球做圆周运动和返回过程中，对于宇航员所受到的重力G 、支

持力F N 和万有引力F ，下面的判断正确的是 ( )

A ．载人飞船在发射架上等待发射时F N ≈G =F

B ．载人飞船发射离地竖直上升过程中F N >G =F

C ．载人飞船绕地球做圆周运动时F >G >F N

D ．载人飞船返回舱在返回地面过程中F N >G >F

★15．星球上的物体脱离星球引力所需要的最小速度称为第二宇宙速度．星球的第二宇

宙速度v 2与第一宇宙速度v 1的关系是v 2＝ 2 v 1．已知某星球的半径为r ，它表面的

重力加速度为地球表面重力加速度g 的16

，不计其他星球的影响．则该星球的第二宇宙速度为 ( )

A ． gr

B ． 16gr

C ． 13gr C ． 13

gr ★16、假设地球的质量不变，而地球的半径增大到原来的半径的2倍，那么从地球发射

人造卫星的第一宇宙速度的大小应为原来的 倍。

★17、某人在一星球上以速率v 竖直上抛一物体，经时间t 物体以速率v 落回手中，已知

该星球的半径为R ，求这个星球上的第一宇宙速度．

.

18、登月飞行器关闭发动机后在离月球表面112km 的空中沿圆形轨道绕月球飞行，周期

是。已知月球半径是1740km ，根据这些数据计算月球的平均密度。

（G =×10-11N·m 2/kg 2）

第5节答案

课上基础训练

1．CD . 、D 、D 6.根据万有引力产生重力以及重力提供星体做圆周运动的向心力求

解。 【答案】：（1）由于万有引力产生重力，设金星和地球的半径、质量及星球表面的自由落体的落体的加速度分别为r 1、m 1、g 1、r 2、m 2、g 2。分别对金星和地球列两个方程：

Gmm 1/21r = mg 1 ① Gmm 2/2

2r = mg 2 ② ①÷②式得：22112122g r r m m g ??==8.9m/s 2。

(2)重力提供星体做圆周运动的向心力。设星体的质量为m ，分别对金星和地球列两

个方程mg 1=m 21v /r 1 mg 2=m 22v /r 2

由上两式得：

222111ννr g r g =

=7.3km/s

【拓展训练】 22倍11 . 213GT π

()32233R GT h R +π １2.（１）Ｃ （２）Ｄ １3.ＡＢＣＤ

★16、

22★17、18、×103kg/m 3

22《太空一日》导学案导学案附答案

22《太空一日》导学案 【学习目标】 1．流利有感情地朗读文章，标注好词好句，概括故事情节。 2．结合具体内容分析航天员的高大形象。 【学习重点】 学习航天员敢于探索，严谨勇敢，热爱祖国，勇于奉献的精神。 【学习难点】 体会语言背后蕴含的深刻情感。 第一课时 【导学过程】 一、导入 有这样一段感动中国颁奖词：“那一刻当我们仰望星空，或许会感觉到他注视地球的目光。他承载着中华民族飞天的梦想，他象征着中国走向太空的成功。作为中华飞天第一人，作为中国航天人的杰出代表，他的名字注定要被历史铭记。成就这光彩人生的，是他训练中坚韧执着，飞天时的从容镇定，成功后的理智平和。而这也是几代中国航天人的精神，这精神开启了中国人的太空时代，还将成就我们民族更多更美好的梦想。”他就是杨利伟，今天就让我们一起走进杨利伟的航天世界。 二、自主学习 1.朗读课文,圈画文中生字词。 弧．（hú）炽．热（chì）轮廓．（kuò）模拟．（nǐ）遨．游（áo） 严禁．（jìn）稠．密（chóu）瞬．间（shùn）概．率（gài）烧灼．（zhuó） 舷．窗（xián）俯瞰．（kàn）释．然（shì）确凿．（záo） 2.根据下列意思,写出相关的词语。 本末倒置：比喻把主次、轻重的位置弄颠倒了。 屏息凝神：暂时抑制呼吸聚集精神，形容高度集中注意力。 千钧重负：比喻很沉重的负担。也比喻非常重大的责任。 3.作者简介 杨利伟（1965—），辽宁省葫芦岛市绥中县人，特级航天员，是中国培养的第一代航天员，也是中国进入太空的第一人。他2014年9月15日，太空探索者协会第27届年会在北京闭幕，杨利伟被授予列昂诺夫奖。 4.背景链接 神舟五号载人飞船是“神舟”号系列飞船中的第五艘，是中国首次发射的载人航天飞行器。2003年10月15日北京时间9时，杨利伟乘由长征二号F火箭运载的神舟五号飞船首次进入太空，象征着中国太空事业向前迈进一大步，起到了里程碑的作用。神舟五号载

高中物理_宇宙航行教学设计学情分析教材分析课后反思

6.5 《宇宙航行》教学设计 --------- 【设计思想】 宇宙航行不但介绍了人造卫星中一些基本理论，更是在其中渗透了很多研究实际物理问题的物理方法。因此，本节课是“万有引力定律与航天”中的重点内容，是学生进一步学习研究天体物理问题的理论基础。另外，学生通过对人造卫星、宇宙速度的了解，也将潜移默化地产生对航天科学的热爱，增强民族自信心和自豪感。 学生已学过平抛运动、匀速圆周运动、万有引力定律等基本理论，具备了解决问题的基本工具。 本节重点讲述了人造卫星的发射原理，推导了第一宇宙速度，并介绍了第二、第三宇宙速度。人造卫星是万有引力定律在天文学上应用的一个实例，是人类征服自然的见证，体现了知识的力量，是学生学习了解现代科技知识的一个极好素材。 本节课的难点在于对人造卫星原理的理解，因此教学设计上采用理论探究法，在设计中突出发挥学生的主体作用，课堂中通过设疑→思考→启发→引导这样一条主线，激发鼓励学生的大胆思考、积极参与，让学生通过自己的分析研究来掌握获取相关的知识和方法。 【学情分析】 万有引力定律、圆周运动、天体运动都已经讲过，从知识上讲学生运用牛顿第二定律直接推导出卫星的速度并不是一件困难的事情．或许学生对天体运动的知识储备不足，猜想可能缺乏科学性，语言表达也许欠妥，但只要学习始终参与到学习情境中，激活思维，大胆猜想，敢于表达，学生就能得到发展和提高． 【教学目标】 （一）知识与技能 1.了解牛顿关于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单的问题 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.通过实例，了解人类对太空的探索历程，感受人类对客观世界不断探究的精神和情感。 （二）过程与方法 1．在学习牛顿对卫星发射的思考过程的同时，培养学生科学探索能力；培养学生在处理实际问题时，如何构建物理模型的能力。 2．通过对卫星运行的线速度与轨道半径的关系的讨论，通过对第一宇宙速度的计算和理解，培养学生探究问题的能力，应用所学物理知识解决问题的能力，归纳结论的能力。 （三）情感、态度与价值观 1．通过展示人类在宇宙航行领域中的伟大成就，激发起学生对科学探究的兴趣，激发学生学习物理的热情。 2．通过介绍我国在航天方面的成就，激发学生的爱国热情，增强民族自信心和自豪感。 3．感知人类探索宇宙的梦想，促使学生树立献身科学的人生观和价值观。

高中物理6.5宇宙航行导学案新人教版必修2(1)

§ 6.5宇宙航行 学习目标 1. 了解卫星的发射运行等情况 .了解飞船飞入太空的情况. 2. 知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度? 3?激情投入、交流、讨论，知道三个宇宙速度的含义 ，会推导第一宇宙速度 学习重点：知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度 学习难点：推导第一宇宙速度 预习案 1 ?第一宇宙速度的推导 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 V 。，飞行器运动所需的向心力是由万有引力提供的，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，所以 ，；，由此解出v 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 关于第一宇宙速度有三种说法：第一宇宙速度是发射人造地球卫星所必须达到的最小速度，是近地卫 星的环绕速度，是地球卫星的最大运行速度。 另外第一宇宙速度是卫星相对于地心的线速度。地面上发射卫星时的发射速度，是卫星获得的相对地 面的速度与地球自转速度的合速度。所以赤道上自西向东发射卫星可以节省一定的能量。 2?第二宇宙速度，是飞行器克服地球的引力，离开地球束缚的速度，是在地球上发射绕太阳运行或飞 到其他行星上去的飞行器的最小发射速度。其值为： ________ 。第三 厂、 宇宙速度，是在地面附近发射一个物体，使它挣脱太阳引力的束缚， ? .「■ 飞到太阳系外，必须达到的速度。其值是 _____________ 。 丿 3 ?人造地球卫星 一二i 巴时渔 (1)人造地球卫星的轨道和运行速度 -'i ?上- 卫星地球做匀速圆周运动时，是地球的引力提供向心力，卫星受 「一「CM 到地球的引力方向指向地心，而做圆周运动的向心力方向始终指向圆 = _ / 心，所以卫星圆周运动的圆心和地球的地心重合。这样就存在三类人 ……) 造地球卫星轨道：①赤道轨道，卫星轨道在赤道平面，卫星始终处于 ' 赤道上方；②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。 对于卫星的速度要区分发射速度和运行速度，发射速度是指将卫星发射到空中的过程中，在地面上卫 星必需获得的速度，等于第一宇宙速度，卫星能在地面附近绕地球做匀速圆周运动，大于第一宇宙速度而 小于第二宇宙速度时，卫星做以地球为焦点的椭圆轨道运动。运行速度是指卫星在正常轨道上运动时的速 卫星的运行速度越小。实际上卫星从发射到正常运行中间经历了一个调整、变轨的复杂过程。 4?同步卫星，是指相对于地面静止的卫星。同步卫星必定位于赤道轨道，周期等于地球自转周期。知 道了同步卫星的周期，就可以根据万有引力定律、牛顿第二定律和圆周运动向心加速度知识，计算同步卫 星的高度、速度等有关数据。 '■，解得v = 度，如果卫星做圆周运动，根据万有引力提供向心力 ———— 』 < ―得 y r ,可见，轨道半径越大,

高中语文必修5导学案《宇宙的未来》导学案(含答案)

高中语文必修5导学案 编号：13 课题：《宇宙的未来》编写：林金城审核： 【学习目标】 1．了解有关宇宙学的一些知识； 2．了解演讲稿的一些特点。 3．通过本文的学习，培养学生幽默的语言风格，激发学生对宇宙奥秘的探索热情。 【预习导学】 一、背景知识 中国是最早进行天文观测的国家之一，在殷商甲骨文里，就有许多天文观测记录。中国古代的宇宙学说，有浑天说、盖天说、宣夜说等。浑天说认为：“浑天如鸡子，天体圆如弹丸，地如鸡子中黄，孤居于天内，天大而地小。大表里有水，天之包地，犹壳之裹黄。天地各乘气而立，载水而浮。”(《张衡浑仪注》)盖天说认为：天地都是穹形的，如同一个同心的球穹。宣夜说认为：“天”不是一个固体的“天穹”，不过充满了无边无际的气体，日月星辰都在这气体中浮动。 在西方，古希腊人也有多种宇宙学说。公元前600年左右，古希腊哲学家泰利斯认为地球是一个圆盘，漂浮在一片汪洋中。他的弟子阿那克西曼德认为天空是包围地球的一个球层，恒星在内层，太阳和月亮在外层。毕达哥拉斯认为，地球、月亮、太阳、行星和恒星都在一个同心球上围绕中央火旋转。托勒密认为地为球形，静止不动，处于宇宙的中心，其他天体围绕地球运行，创立了“地心说”，统治西方天文学界一千四百多年，直到波兰天文学家哥白尼创立日心说。17世纪，意大利物理学家和天文学家伽利略亲手制造天文望远镜，开拓了人们的天文视野。德国天文学家开普勒提出了行星运动的三大定律，英国物理学家牛顿用力学的引力原理解释开普勒的行星运动定律，创立了天体力学。 现代宇宙学最有影响的学说是大爆炸宇宙学。大爆炸宇宙学认为，宇宙早期温度极高(在100亿度以上)，物质密度极大。在那里，物质被压缩成一个奇点，时间和空间都毫无意义。大约200亿年前，发生“爆炸”，温度逐渐冷却，形成各种各样的恒星体系，也就是我们今天所能观测到的宇宙。 二、文学常识 1．作者简介 史蒂芬?霍金是继阿尔伯特?爱因斯坦之后最杰出的物理学家。霍金1942年出生于英国牛津，先后就读于牛津大学和剑桥大学，学习数学、物理学和宇宙学。1963年，霍金经诊断得了肌萎缩性侧索硬化症。这种病会引起肌肉萎缩，导致瘫痪；说话会越来越困难，直至完全丧失语言能力；患者通常因并发肺炎或窒息而死亡。不过，患者的思维能力包括记忆能力不受影响。医生告诉霍金他最多只能活两年。在经历了一段短暂的失望和沮丧后，霍金又开始了他的宇宙学研究。霍金后来在相对论、“大爆炸”和黑洞等领域取得了突出的研究成果。霍金1988年出版的宇宙学著作《时间简史：从大爆炸到黑洞》，是一部里程碑式的畅销书。霍金被确诊患病已三十多年，但他仍孜孜于宇宙起源的理论研究，仍在为大统一理论而耕耘不已。霍金现任剑桥大学卢卡斯数学教授，这也是牛顿爵士曾担任过的职位。 （提醒学生：此段文字可积累很好的作文素材或论据。）

2020学年高中物理 第六章 第5节 宇宙航行课时作业 2

第五节 宇宙航行 1．第一宇宙速度是指卫星在____________绕地球做匀速圆周运动的速度，也是绕地球做 匀速圆周运动的____________速度．第一宇宙速度也是将卫星发射出去使其绕地球做圆 周运动所需要的________发射速度，其大小为________． 2．第二宇宙速度是指将卫星发射出去使其克服____________，永远离开地球，即挣脱地 球的________束缚所需要的最小发射速度，其大小为________． 3．第三宇宙速度是指使发射出去的卫星挣脱太阳________的束缚，飞到____________ 外所需要的最小发射速度，其大小为________． 4．人造地球卫星绕地球做圆周运动，其所受地球对它的______提供它做圆周运动的向心 力，则有：G Mm r 2＝__________＝________＝________，由此可得v ＝______，ω＝ ________，T ＝________. 5．人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其环绕速度可以是下列的哪些数据( ) A ．一定等于7.9 km /s B ．等于或小于7.9 km /s C ．一定大于7.9 km /s D ．介于7.9 km /s ～11.2 km /s 6．关于第一宇宙速度，以下叙述正确的是( ) A ．它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 B ．它是近地圆轨道上人造卫星运行的速度 C ．它是使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度 D ．它是人造卫星发射时的最大速度 7．假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增加到原来的2倍，且仍做圆周运动， 则下列说法正确的是( ) ①根据公式v ＝ωr 可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍 ②根据公式F ＝mv 2r 可知 卫星所需的向心力将减小到原来的12 ③根据公式F ＝GMm r 2，可知地球提供的向心力将 减小到原来的14 ④根据上述②和③给出的公式，可知卫星运行的线速度将减小到原来的 A ．①③ B ．②③ C ．②④ D ．③④ 【概念规律练】 知识点一 第一宇宙速度 1．下列表述正确的是( ) A ．第一宇宙速度又叫环绕速度 B ．第一宇宙速度又叫脱离速度 C ．第一宇宙速度跟地球的质量无关 D ．第一宇宙速度跟地球的半径无关 2．恒星演化发展到一定阶段，可能成为恒星世界的“侏儒”——中子星．中子星的半径 较小，一般在7～20 km ，但它的密度大得惊人．若某中子星的半径为10 km ，密度为 1.2×1017 kg /m 3，那么该中子星上的第一宇宙速度约为( )

《宇宙航行》导学案(带答案)

§5．宇宙航行 §6．经典力学的局限性——问题导读 （命制教师：张宇强） §5．宇宙航行 §6．经典力学的局限性——问题导读 使用时间： 月 日—— 月 日 姓名 班级 【学习目标】 1、知道人造地球卫星的运行原理，会运用万有引力定律和圆周运动公式分析解答有关卫星运行的原因； 2、掌握三个宇宙速度，会推导第一宇宙速度； 3、简单了解航天发展史。 4、能用所学知识求解卫星基本问题。 【问题导读】认真阅读《课本》P44—P51内容，并完成以下导读问题： 一、人造地球卫星 如图所示，当物体的 足够大 时，它将会围绕 旋转 而不再落回地面，成为一颗绕地球转动的 。一般情况下可认为 人造地球卫星绕地球做 运动，向心力由地球对它的 提供，即G Mm r 2 = ，则卫星在轨道上运行的线速度v = 二、三个宇宙速度的比较 三、经典力学的成就和局限性 1、经典力学的成就 牛顿运动定律和万有引力定律在宏观、低速、弱引力的广阔领域，包括天体力学的研究中，

§5．宇宙航行§6．经典力学的局限性——问题导读（命制教师：张宇强） 经受了实践的检验，取得了巨大的成就. 2、经典力学的局限性 （1）牛顿力学即经典力学，它只适用于、的物体，不适用于 和的物体。 （2）狭义相对论阐述了物体以接近光速运动时遵从的规律，得出了一些不同于经典力学的结论，如质量要随物体运动速度的增大而。 （3）20世纪20年代，建立了量子力学，它正确描述了粒子的运动规律，并在现代科学技术中发挥了重要作用. （4）爱因斯坦的广义相对论说明在的作用下，牛顿的引力理论将不再适用. 预习检测： 1．两颗卫星A、B的质量相等，距地面的高度分别为H A、H B，且H A

高中物理_6.5宇宙航行教学设计学情分析教材分析课后反思

《第五节宇宙航行》教学设计 一、教学内容 本节课的内容是人教版必修2第六章《万有引力与航天》的第五节《宇宙航行》。主要内容是利用万有引力定律计算宇宙速度，了解人类的航天历程。 二、学生分析 学生已经学习了万有引力的定律，并能初步利用万有引力定律的公式求引力或一些速度，但学生的推理和运算能力较差，加上本章书的公式运用较为灵活，故学生对此有一定的畏难心理。 三、设计思想 针对本节课和学生的特点，本节课采用的模式可以用下图表示： 本课的主要设计思想是采用信息技术网络平台设计各种交互性强，能够激发学生兴趣的主题资源，其中包括主题导入、同步练习（其中设有交互性很强的习题）、实战演练（其中设有能及时对学生的学习情况进行反馈的小测，并能对学生进行有效的评价和建议）、课外拓展等。并采用学生交流互动为主导，教师作为学习的辅助者的课堂教学模式。希望能借此调动学生自主学习探究的主观能动性，从而提高学生的科学素养和探究精神。 四、教学目标 （一）知识和能力目标 1．了解人造地球卫星的有关知识和航天发展史。 2．知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度。 3．理解卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。

（二）过程与方法目标 1．在学习牛顿对卫星发射的思考过程的同时，培养学生科学探索能力；培养学生在处理实际问题时，如何构建物理模型的能力。 2．通过对卫星运行的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系的讨论，培养学生运用知识分析解决实际问题的能力。 （三）情感态度与价值观目标 1．通过展示人类在宇宙航行领域中的伟大成就，激发学生学习物理的热情。 2．通过介绍我国在航天方面的成就，激发学生的爱国热情，增强民族自信心和自豪感。3．感知人类探索宇宙的梦想，促使学生树立献身科学的人生观和价值观。 五、教学重点 1．第一宇宙速度的推导。 2．卫星运行的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。 六、教学难点 卫星的发射速度与运行速度的关系。 七、教学过程：

《宇宙的边疆》导学案(含答案)

《宇宙的边疆》导学案 【学习目标】 1、联系生活实际，了解解说词的文体特点。 2、把握文章的解说顺序，了解作者对宇宙和人类的思考。 3、了解文中介绍的有关宇宙的基础知识，培养筛选并整合信息的能力。 【知识导学】 1、作者简介： 卡尔·萨根（Carl Sagan，1934—1996），美国人，曾任美国康奈尔大学行星研究中心主任，被称为“大众天文学家”和“公众科学家”。他对人类将无人航天器发送到太空起过重要的作用，在行星科学、生命的起源、外星智能的探索方面也有诸多成就。他的科普作品《伊甸园的飞龙》曾获得普里策奖，电视系列节目《宇宙》在全世界取得热烈反响。 2、解说词的文体特点 解说词是对展览、实物、影视、图片、名胜古迹和历史文物进行解释说明的一种文体。它通过对事物的准确描叙，词语的渲染，来感染观众或听众，使其了解事物的来龙去脉和意义，收到很好的宣传效果。 解说词根据被解释的对象可分为文学性解说词和平实性解说词两种。用于参观浏览的导游解说词，用于电影电视风光片的解说词，多用文学、散文手法，既抒情又有解释说明，语言绚丽多彩，情感真挚浓郁。用于生产成就的参观展览的解说词，科普影片、新闻纪念片的解说词，如历史文献纪录片《邓小平》的解说词，则运用朴实真挚的语言，介绍邓小平光辉伟大的一生。 解说词有补充视觉和听觉的作用，具有以下特点： （1）语言通俗、平易，读起来顺口，听起来顺耳。因为解说词是对形象画面的补充，是通过语言表达来宣传和教育群众的。 （2）紧扣实物和形象进行解说。实物和形象是解说词写作的依据，忠实于实物和形象是解说词写作的基本原则。围绕实物、形象这一中心点，安排结构，组织段落，绝不能游离于具体的解说对象。 （3）注重文艺性。解说词不是空洞的说教，必须通过形象的语言实物进行描绘，就像报告文学是报告事实和文艺创作一样，解说词是说明和描写的结合，具有文学的一些特点，好的解说词是一支感人的歌，一首动人的诗。 【预习案】 1．据拼音写汉字或给加点字注音： 悬yá（）眩（）晕战lì（）崭新（）踝（）节夙（）望 广mào（）搁置（）旋（）涡tuǒ（）圆磅bó（）cuǐcàn（） chuān（）流不息huì（）核俘（）获 ２．下列词语中点粗的读音完全正确的一组是（） Ａ、晕眩（yūn）颤栗（zhàn）戎装（róng）徘徊不前（huí）

高中物理第六章万有引力与航天第5节宇宙航行教案

5．宇宙航行 教学目标 知识与技能 1．了解人造卫星的有关知识； 2．知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。 过程与方法 通过用万有引力定律推导第一宇宙速度，培养学生运用知识解决问题的能力。 情感、态度与价值观 1．通过介绍我国在卫星发射方面的情况，激发学生的爱国热情； 2．感知人类探索宇宙的梦想．促使学生树立献身科学的人生价值观。 教学重点 第一宇宙速度的推导。 教学难点 运行速率与轨道半径之间对应的关系。 教学方法 探究、讲授、讨论、练习。 教具准备 多媒体课件 教学过程 ［新课导入］ 1957年前苏联发射了第一颗人造地球卫星，开创了人类航天时代的新纪元。我国在70年代发射第一颗卫星以来，相继发射了多颗不同种类的卫星，掌握了卫星回收技术和“一箭多星”技术，1999年发射了“神舟”号试验飞船。 随着现代科学技术的发展，我们对人造卫星已有所了解，那么地面上的物体在什么条件下才能成为人造卫星呢？人造卫星的轨道半径和它的运动速率之间有什么关系呢？这节课，我们要学习有关人造地球卫星的知识。 ［新课教学］ 一、人造地球卫星 1．牛顿的设想 在高山上用不同的水平初速度抛出一个物体，不计空气阻力，它们的落地点相同吗？ 它们的落地点不同，速度越大，落地点离山脚越远。因为在同一座高山上抛出，它们在空中运动的时间相同，速度大的水平位移大，所以落地点也较远。 假设被抛出物体的速度足够大，物体的运动情形又如何呢？ 如果地面上空有一个相对于地面静止的物体，它只受重力的作用， 那么它就做自由落体运动，如果物体在空中具有一定的初速度，且初速 度的方向与重力的方向垂直，那么它将做平抛运动，牛顿曾设想过：从 高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，落地点也一次 比一次离山脚远，如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将围绕地球旋转，成为一颗绕地球运动的人造地球卫星，简称人造卫星。 2．人造地球卫星 （1）人造地球卫星 从地面抛出的物体，在地球引力的作用下绕地球旋转，就成为绕地球运动的人造卫星。 （2）人造地球卫星必须满足的条件

《宇宙的边疆》导学案

宇宙的边疆 课前预习案 【学习目标】 、知识目标 1、联系生活实际，了解解说词的文体特点。 2、了解文中介绍的有关宇宙的基础知识，培养筛选并整合信息的能力。 二、能力目标 把握文章的解说顺序，了解作者对宇宙和人类的思考。 三、情感态度价值观目标 培养执着探究的科学精神，了解神秘的自然和宇宙。 【知识链接】 1、作者简介: 卡尔?萨根(Carl Sagan，1934—1996),美国人，曾任美国康奈尔大学行 星研究中心主任，被称为“大众天文学家”和“公众科学家”。他对人类将无人航天器发送到太空起过重要的作用，在行星科学、生命的起源、外星智能的探索方面也有诸多成就。他的科普作品《伊甸园的飞龙》曾获得普里策奖，电视系列节目《宇宙》在全世界取得热烈反响。 2、解说词的文体特点 解说词是对展览、实物、影视、图片、名胜古迹和历史文物进行解释说明的一种文体。它通过对事物的准确描叙，词语的渲染，来感染观众或听众，使其了解事物的来龙去脉和意义，收到很好的宣传效果。 解说词根据被解释的对象可分为文学性解说词和平实性解说词两种。用于参观游览的导游解说词和用于电影电视风光片的解说词，多用文学艺术手法，既抒情又有解释说明，语言绚丽多彩，情感真挚浓郁。用于生产成就的参观展览的解说词，科普影片、新闻纪念片的解说词，如历史文献纪录片《邓小平》的解说词, 则运用朴实真挚的语言，介绍邓小平光辉伟大的一生。 解说词有补充视觉和听觉的作用，具有以下特点:

（1）语言通俗、平易，读起来顺口，听起来顺耳。因为解说词是对形象画面 的补充，是通过语言表达来宣传和教育群众的。 （2）紧扣实物和形象进行解说。实物和形象是解说词写作的依据，忠实于实 物和形象是解说词写作的基本原则。围绕实物、形象这一中心点，安排结构，组 织段落，绝不能游离于具体的解说对象。 （3）注重文艺性。解说词不是空洞的说教，必须通过形象的语言对事物进行 描绘，就像报告文学是报告事实和文艺创作一样，解说词是说明和描写的结合, 具有文学创作的一些特点，好的解说词是一支感人的歌，一首动人的诗。 【基础知识】 2.下列词语中点粗的读音完全正确的一组是（ 本文可以分为几部分? 分析课文结构: 课中探究案 【问题探究】 B 、踝节（hu d ） 璀璨（c C ） 束缚（f U ） 人才济济（j 1） C 、广袤（m C ） 磅礴（b o ） 椭圆（tu o ） 区区可数（sh u ） D 、纤细 (xi an) 旋涡（wo ） 俘获（f u ） 好大喜功（h c o ） 3.下列各组词语中, 没有错别字的一组是（ ） A 、覆盖 神密 奄奄一息 与世隔绝 B 、附着 荒芜 辽阔无垠 尘埃落定 C 、边缘 篷勃 穿流不息 作伴相随 D 、闪铄 想像 茫无际崖 面目全非 戎装（r 印g ） 徘徊不前（hu 刀 A 、晕眩（y U n 颤栗（zh cn ） 【整体感 知】 1.给加点字注音： 悬崖（） 眩晕（） 战栗（） 崭新（） 踝节（ 夙望（） 广袤（）

宇宙航行(学案)

第五节：宇宙航行 要点知识回顾： 第一宇宙速度: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，物体在地面附近绕地球做的速度，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。 人造地球卫星的运行规律： 人造卫星绕地球做匀速圆周运动，则万有引力提供向心力. 公式为：___________=ma=_________=_____ __=____ ___; a=_____ __,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； v=_____ ___,随着轨道半径的增大，卫星线速度； w=___ _____,随着轨道半径的增大，卫星的角速度； T=______ ___,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. 第二宇宙速度:在地面附近发射物体，当物体的速度等于或大于 km/s，它就会克服的引力，永远离开地球，成为太阳的人造行星，这时的发射速度就叫做第二宇宙速度。 第三宇宙速度: 在地面附近发射物体，当物体的速度等于或大于 km/s，它就会挣脱的束缚，飞到太阳系以外，成为人造小恒星，这时的发射速度就叫做第三宇宙速度。梦想成真： 1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星在发射成功，卫星质量83.6kg，卫星绕地球运行周期。 1962年4月12日，苏联人成为第一个乘载人飞船进入太空的人。1969年7 月20日，人类成功登上月球。 2003年10月15日，我国成功发射神航五号载人飞船，把中国第一位航天员 送入太空。 课堂典例： 例题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8.0km/s，则海王星的第一宇宙速度为多大？ 例题2：两颗人造卫星A、B绕地球做圆周运动，周期之比为8:1 : B A T T，则轨道半径 之比和运动速率之比分别为多少？

人教版(2019)高一物理必修第二册第七章新习题学案专题六：万有引力与宇宙航行 无答案

高一物理复习专题六：万有引力与宇宙航行 【行星的运动】 1.地球公转轨道的半径在天文学上常用来作为长度单位，叫作天文单位，用来量度太阳系内天体与太阳的距离。（这只是个粗略的说法。在天文学中，“天文单位”有严格的定义，用符号AU表示。）已知火星公转的轨道半径是1.5AU，根据开普勒第三定律，火星公转的周期是多少个地球日？ 2.开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动。如果一颗人造地球卫星沿椭圆轨道运动，它在离地球最近的位置（近地点）和最远的位置（远地点），哪点的速度比较大？ 3.在力学中，有的问题是根据物体的运动探究它受的力，有的问题则是根据物体所受的力推测它的运动。这一节的讨论属于哪一种情况？你能从过去学过的内容或做过的练习中各找出一个例子吗？ 4.对于这三个等式来说，有的可以在实验室中验证，有的则不能，这个无法在实验室验证的规律是怎么得到的？ 【万有引力定律】 1.既然任何物体间都存在着引力，为什么当两个人接近时他们不会吸在一起？我们通常分析物体的受力时是否需要考虑物体间的万有引力？请你根据实际情况，应用合理的数据，通过计算说明以上两个问题。 2.你在读书时，与课桌之间有万有引力吗？如果有，试估算一下这个力的大小，它的方向如何？ 3.大麦哲伦云和小麦哲伦云是银河系外离地球最近的星系（很遗憾，在北半球看不见）。大麦哲伦云的质量为太阳质量的1010倍，即2.0×1040kg，小麦哲伦云的质量为太阳质量的109倍，两者相距5×104光年，求它们之间的引力。 4.太阳质量大约是月球质量的2.7×107倍，太阳到地球的距离大约是月球到地球距离的3.9×102倍，试比较太阳和月球对地球的引力。 5.木星有4颗卫星是伽利略发现的，称为伽利略卫星，其中三颗卫星的周期之比为1∶2∶4。小华同学打算根据万有引力的知识计算木卫二绕木星运动的周期，她收集到了如下一些数据。木卫二的数据：质量4.8×1022kg、绕木星做匀速圆周运动的轨道半径 6.7×108m。 木星的数据：质量1.9×1027kg、半径7.1×107m、自转周期9.8h。 但她不知道应该怎样做，请你帮助她完成木卫二运动周期的计算。

高中物理第六章万有引力与航天第五、六节宇宙航行、经典力学的局限性学案新人教版必修2

第五节 宇宙航行 第六节 经典力学的局限性 [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.了解经典力学的发展历程和伟大成就，知道经典力学与相对论、量子力学的关系． [学生用书P 50] 一、宇宙速度(阅读教材P 44～P 45) 1．人造地球卫星的发射原理 (1)牛顿的设想：在高山上水平抛出一个物体，当初速度足够大时，它将会围绕地球旋转而不再落回地球表面，成为一颗绕地球转动的人造地球卫星． (2) 的万有引力提供，即G Mm r 2＝m v 2 r 2．宇宙速度 (1)第一宇宙速度v Ⅰ：卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，v Ⅰ＝7.9 km/s. (2)第二宇宙速度v Ⅱ：使卫星挣脱地球引力束缚的最小地面发射速度，v Ⅱ＝11.2 km/s. (3)第三宇宙速度v Ⅲ：使卫星挣脱太阳引力束缚的最小地面发射速度，v Ⅲ＝16.7 km/s. 拓展延伸?———————————————————(解疑难) 第一宇宙速度的两种推导方法 方法1：根据GMm r 2＝mv 2 r ，应用近地条件r ＝R (R 为地球半径)， R ＝6 400 km ，地球质量M ＝6×1024 kg ，代入数据得v ＝GM R ＝7.9 km/s. 方法2：在地球表面附近，重力等于万有引力，此力提供卫星做匀速圆周运动的向心力．(已知地球半径为R 、地球表面处的重力加速度为g ) 由mg ＝m v 2 R ，得 v ＝gR ＝9.8×6 400×103 m/s ＝7.9 km/s. 1.(1)在地面上发射人造卫星的最小速度是7.9 km/s.( ) (2)在地面上发射火星探测器的速度应为11.2 km/s

高中物理(山东专用)第六章万有引力与航天第5节宇宙航行讲义含解析新人教版必修2

第5节宇宙航行 一、 人造地球卫星 1．概念 当物体的初速度足够大时，它将会围绕地球旋转而不再落回地面，成为一颗绕地球转动的人造卫星，如图6-5-1所示。 图6-5-1 2．运动规律 一般情况下可认为人造卫星绕地球做匀速圆周运动。 3．向心力来源 人造地球卫星的向心力由地球对它的万有引力提供。 二、 宇宙速度 1．人造卫星环绕地球做匀速圆周运动，所需向心力由 地球对卫星的万有引力提供。 2．第一宇宙速度为7.9 km/s ，其意义为人造卫星的最 小发射速度或最大环绕速度。 3．第二宇宙速度为11.2 km/s ，其意义为物体摆脱地球 引力的束缚所需要的最小发射速度。 4．第三宇宙速度为16.7 km/s ，其意义为物体摆脱太阳 引力的束缚所需要的最小发射速度。 5．地球同步卫星位于赤道正上方固定高度处，其周期 等于地球的自转周期，即T ＝24 h 。

1957年10月，前苏联成功发射了第一颗人造卫星。 1969年7月，美国“阿波罗11号”登上月球。 2003年10月15日，我国航天员杨利伟踏入太空。 2013年6月11日，我国的“神舟十号”飞船发射成功。 2013年12月2日，我国的“嫦娥三号”登月探测器发射升空。 …… 1．自主思考——判一判 (1)绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s。(×) (2)在地面上发射人造卫星的最小速度是7.9 km/s。(√) (3)如果在地面发射卫星的速度大于11.2 km/s，卫星会永远离开地球。(√) (4)要发射一颗人造月球卫星，在地面的发射速度应大于16.7 km/s。(×) 2．合作探究——议一议 (1)通常情况下，人造卫星总是向东发射的，为什么？ 提示：由于地球的自转由西向东，如果我们顺着地球自转的方向，即向东发射卫星，就可以充分利用地球自转的惯性，节省发射所需要的能量。 (2)“天宫一号”目标飞行器在距地面355 km的轨道上做圆周运动，它的线速度比7.9 km/s大还是小？ 提示：第一宇宙速度7.9 km/s是卫星(包括飞船)在地面上空做圆周运动飞行时的最大速度，是卫星紧贴地球表面飞行时的速度。“天宫一号”飞行器距离地面355 km，轨道半径大于地球半径，运行速度小于7.9 km/s。 1．第一宇宙速度(环绕速度)：是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所具有的速度，也是人造地球卫星的最小发射速度，v＝7.9 km/s。

宇宙航行学案

第六章第五节宇宙航行 一、学习目标 1、了解人造卫星的有关知识；了解人类对太空的探索历程； 2、知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。 二、学习重难点 会推导第一宇宙速度，了解第二、第三宇宙速度 三、学习方法建议 认真预习，把教材多看几遍，结合平抛运动、圆周运动知识点，能够理解其中蕴含的科学道理 四、学习问题设计 自学回答下列问题： (A)问1：抛出的石头会落地，为什么发射出的卫星没有落下来？ (B)问2：卫星没有落下来必须具备哪些条件？ (B)问3：什么是第一宇宙速度以及如何推导第一宇宙速度？ （A）问4：区别发射速度和环绕速度？ (A)问5：什么是第二宇宙速度及第三宇宙速度？ 五、问题解决情况检测 （A）1、在圆轨道上质量为m的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球的半径R，地面

上的重力加速度为g ，则（ ） A 、卫星运行的速度是gR 2 B 、卫星运行的周期是g R 24 C 、卫星的加速度是g 21 D 、卫星的角速度是R g 241 （A ）2、关于第一宇宙速度，下列说法中正确的是（ ） A 、第一宇宙速度的数值是11.2km/s B 、第一宇宙速度又称为逃逸速度 C 、第一宇宙速度是卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度 D 、第一宇宙速度是卫星绕地球运行的最小环绕速度 （A ）3、同步卫星是与地球自转同步的卫星，它的周期T=24h ，关于同步卫星的下列说法正确的是（ ） A 、同步卫星离地面的高度和运行速度是一定的 B 、同步卫星离地面的高度越高，其运行速度就越大；高度越低，速度越小 C 、同步卫星只能定点在赤道上空，相对地面静止不动 D 、同步卫星的向心加速度与赤道上物体随地球自转的加速度大小相等 （A ）4、（05江苏）若人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ） A 、卫星的轨道半径越大，它的运行速度越大 B 、卫星的轨道半径越大，它的运行速度越小 C 、卫星的质量一定时，轨道半径越大，它需要的向心力越大 D 、卫星的质量一定时，轨道半径越大，它需要的向心力越小 （C ）5、设在地球上和在x 天体上以相同的初速度竖直上抛一物体的最大高度比为k （均不计阻力）。且已知地球和x 天体的半径比也为k ，则地球质量与此天体的质量比为（ ） 1.A k B . 2.k C k 1.D （A ）6、某星球质量是地球质量的1/8，半径是地球半径的1/2，地球的第一宇宙速度为v=7.9km/s ，则：（1）该星球的第一宇宙速度为多少？ （2）该星球表面的自由落体加速度是多大？

6.5宇宙航行新编导学案

6.5宇宙航行导学案 班级姓名 【学习目标】 1.了解人造地球卫星的最初构想. 2.记住三个宇宙速度的含义和数值 3.会推导第一宇宙速度。 4..会分析人造地球卫星的受力和运动情况 【学习重点】 第一宇宙速度的推导过程和方法。 【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。 【知识链接】 向心力表达式：F n= = = = 【学习内容】 牛顿的思考：从高山上水平抛出一物体，速度一次比一次大，落地点也会一次比一次远，如果速度足够大，物体就不在落回地面，将运动，成为。 1规律探究：宇宙速度 （1）.第一宇宙速度 叫做第一宇宙速度。 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。 （2）．第二宇宙速度，是飞行器克服地球的引力，离开地球束缚的速度，是在地球上发射绕太阳运行或飞到其他行星上去的飞行器的最小发射速度。其值为：v2=________。 （3）第三宇宙速度：是在地面附近发射一个物体，使它挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须达到的最小发射速度。其值是v3=_________。 2.人造地球卫星 思考讨论：卫星绕地球做匀速圆周运动时，是什么力提供向心力？，

2020-2021学年鲁科版必修2 5.3 探索宇宙的奥秘 学案

第3节探索宇宙的奥秘学案 学习目标： 初步了解宇宙起源与演化的研究进展. 基础知识： 1.宇宙的起源 “大爆炸”宇宙模型认为，宇宙起源于一个“奇点”，在该奇点，温度为无限高，物质密度为无限大，即发生宇宙大爆炸之后，宇宙不断膨胀，温度不断降低。 2.宇宙的演化 通过观测和理论分析，科学家推测宇宙的大部分都是由暗物质和暗能量组成的，但是人类对暗物质和暗能量的本质至今仍不了解，现有的天文观测资料不能确定宇宙的未来将走向何处，这有待于人类的进一步探索。 3.永不停息的探索 (1)2016年，我国落成启用了世界上最大单口径、最灵敏、具有我国自主知识产权的射电望远镜——“中国天眼”。 (2)宇宙茫茫无际，人类的探索也不会停止，为了摆脱大气层的影响，人们先后发射了许多人造卫星及宇宙飞行器用于天文观测。 (3)引力波开启了探索宇宙的新窗口，它可以让我们倾听宇宙，了解宇宙。 典例1、(多选)关于大爆炸宇宙模型的下列说法正确的是() A．宇宙起源于一个特殊的点，这个点大爆炸，是空间的开始 B．宇宙大爆炸后空间膨胀一定会一直持续下去，永不停止 C．宇宙起源的“奇点”温度无限高，密度无限大 D．宇宙膨胀到某个极大值后可能会收缩 ACD[根据大爆炸宇宙模型，宇宙起源于“奇点”，该“奇点”温度无限高，密度无限大，认为该点拥有无穷的能量，但体积无限小，故C正确．宇宙爆炸后，急剧膨胀，宇宙未来的演化有两种可能，一是持续膨胀，另一种是膨胀到极限后又收缩成一个新的“奇点”，故B错误，D正确．“奇点”爆炸是宇宙的始点，既是时间的起点又是空间的始点，故A正确．] 巩固练习： 1．(多选)根据绝对时空观的观点，下列说法中正确的是()

高考物理第5节宇宙航行专题1

高考物理第5节宇宙航行专题1 2020.03 1,有两颗人造地球卫星，甲离地面800km，乙离地面1600km，求：（1）两者的向心加速度的比，（2）两者的周期的比，（3）两者的线速度的比。（地球半径约为6400km） 2,我们国家在1986年成功发射了一颗实用地球同步卫星,从1999年至今已几次将“神舟”号宇宙飞船送入太空.在某次实验中,飞船在空中飞行了 36 h,环绕地球24圈.那么,同步卫星与飞船在轨道上正常运转相比较 A.卫星运转周期比飞船大 B.卫星运转速率比飞船大 C.卫星运转加速度比飞船大 D.卫星离地高度比飞船大 3,地球的同步卫星距地面高h约为地球半径R的5倍,同步卫星正下方的地面上有一静止的物体A,则同步卫星与物体A的向心加速度之比是多少?若给物体A以适当的绕行速度,使A成为近地卫星,则同步卫星与近地卫星的向心加速度之比为多少? 4,试计算出地球赤道平面上空的同步卫星距地面的高度. （已知地球质量g=9.8m/s2，地球半径R=6.37×106m） 5,已知地球半径是月球半径的4倍，地球表面重力加速度是月球表面重力加速度的6倍，那么地球质量是月球质量的________倍；地球的第一宇宙速度是月球第一宇宙速度的________倍.

6,第一次从高为h处水平抛出一个球，其水平射程为S，第二次用跟前一次相同的速度从另一处水平抛出另一个球，水平射程比前一次多了△S，不计空气阻力，则第二次抛出点的高度为_________。 7,中子星是由密集的中子组成的星体，具有极大的密度．通过观察已知某中子星的自转角速度ω=60πrad／s，该中子星并没有因为自转而解体，则计算中子星的密度最小值的表达式是怎样的?该中子星的密度至少为多少? 8,地球同步卫星到地心的距离r可由r3=π42 2c b a 求出.已知式中a的单位是m,b的单位是s,c的单位是m/s2,则 A.a是地球半径,b是地球自转的周期,c是地球表面处的重力加速度 B.a是地球半径,b是同步卫星绕地心运动的周期,c是同步卫星的加速度 C.a是赤道周长,b是地球自转周期,c是同步卫星的加速度 D.a是地球半径,b是同步卫星绕地心运动的周期,c是地球表面处的重力加速度 9,已知下列哪组数据，可以计算出地球的质量M（） A 地球绕太阳运行的周期T地及地球离太阳中心的距离R地日 B 月球绕地球运行的周期T月及月球离地球中心的距离R月地 C 人造地球卫星在地面附近绕行时的速度v和运行周期T D 若不考虑地球的自转，已知地球的半径及重力加速度 10,关于地球同步卫星，它们具有相同的( ) A.质量 B.高度 C.向心力 D.周期 11,一根劲度系数k = 103N/m的弹簧，长l = 0.2m，一端固定在光滑水平转台的转动轴上，另一端系一个质量m = 2kg的物体，当转台以180r/min 转动时，试求：此时弹簧伸长量为多少？