6.5 宇宙航行
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一、著名物理学家、被誉为“宇宙学之王”的史蒂芬·霍金在2011年接受著名的知识分子视频共享网站BigThink访谈时,曾预言:“由于人类的贪婪本性以及对于资源的过度开发,地球将在200年内毁灭。
”【霍金图片】这个预言有多少科学依据,可信度如何我们并不知晓,但是它确实再度引发了人们的“末日情绪”,担心就像电影《2012》那样世界末日的到来。
【2012图片】的确,“地球是人类的摇篮,但是人类不会永远生活在摇篮里”,所以我们自诞生伊始就不断的向往宇宙航行【板书标题】。
中国古代的飞天梦寄托在“嫦娥奔月”、“万户飞天”的故事中;西方的飞天梦则寄托在哈利波特神奇的魔法扫帚里。
【图片】但这都只是神话与想象,真正给飞天插上翅膀的是我们的老朋友牛顿。
(1)牛顿对人造卫星的描绘是这样的【板书】:在地球上某一位置架设一台大炮,以不同的发射速度【板书】发射炮弹。
发射第一颗炮弹,飞出做抛体运动,一段时间后落回地面;增大炮弹的初速度,炮弹飞行的距离更远些;继续增大初速度,直到某一临界值v1,会发生什么呢?这颗炮弹将不再落回地面,而成为一颗环绕地球运转的人造卫星【flash】;那么这颗由牛顿大炮打出的卫星环绕地球飞行需要满足怎样的条件呢?(2)人造卫星绕地球运动的动力学原因【板书】:卫星绕地球做圆周运动需要向心力,二、发射速度:那这样的发射速度就称为“第一宇宙速度”,达到第一宇宙速度的物体可以环绕地球做圆周运动;我们继续增大发射速度,当达到第二个临界值叫做“第二宇宙速度”;接着增大发射速度,当速度达到第三个临界值v3=16.7km/s时,这颗炮弹就环绕着银河系中心——银心做圆周运动了,这个临界速度v3就叫做“第三宇宙速度”。
【flash】在以上飞行过程中,我们发现这颗卫星从环绕地球,变成环绕太阳,环绕银心,围绕的中心天体越来越亮,所以是一个“弃暗投明”的过程。
它在旅途中经历了三次换挡,接下来我们分析这三档分别具有怎样的意义。
班级:姓名:2、第二宇宙速度当物体的速度等于或大于时,卫星就会脱离地球的引力,不再绕地球运行,这个速度叫做第二宇宙速度,也叫速度。
这是卫星挣脱地球的引力束缚,成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度.如果人造天体的速度大于11.2km/s而小于16.7km/s,则它的运行轨道相对于太阳将是椭圆,就成为该椭圆轨道的一个焦点.3.第三宇宙速度当卫星的速度等于或者大于,则这个时候卫星会脱离太阳的引力,不再绕太阳运行,而是飞到太阳系以外的地方,这个速度叫做第三宇宙速度,也叫速度。
二、人造卫星1、发射速度与运行速度是两个不同的概念(1)发射速度:指被发射物在地面附近离开发射装置时的.①宇宙速度均指速度②第一宇宙速度是在地面卫星的速度,也是地球运行的速度(2)运行速度:是指卫星在进入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动的.当卫星“贴着”地面运行时,运行速度等于宇宙速度.注意:卫星的实际运行速度一定发射速度.2、人造卫星的轨道(1)如图所示,a、b、c三轨道中可以作为卫星轨道的是哪几条?卫星的轨道必须是以为圆心的圆周轨道3、人造地球卫星的运行规律思考:对于绕地球运动的人造卫星:(1)离地面越高,向心力越(2)离地面越高,线速度越(3)离地面越高,周期越(4)离地面越高,角速度越(5)离地面越高,向心加速度越低轨、高速(线速度、角速度和加速度)周期短我们能否发射一颗周期为80min的卫星?[来源:三、地球同步卫星所谓地球同步卫星是指相对于地面的人造卫星,它在轨道上做匀速圆周运动,跟地球自转,它的周期:T=练习:求同步卫星离地面高度地球同步卫星的特点:1、所有的同步卫星只能分布在的一个确定轨道上(静止轨道),即同步卫星轨道平面与地球赤道平面,卫星离地面高度为。
2、对同步卫星:其r、h、v、ω、T 、g'均为确定值卫星的变轨问题变轨原理:比较v1、v2、v3的大小?四、梦想成真巩固训练21、要使人造卫星绕地球运行,它进入地面附近的轨道速度是__ __km/s.要使卫星脱离地球引力不再绕地球运行,必须使它的轨道速度等于或大于__ __km/s.要使它飞行到太阳系以外的地方,它的速度必须等于或大于__ __km/s.2.关于第一宇宙速度,下面说法正确的是()A、它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B、它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度C、它是使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度D、它是卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的速度必修二 科目◆物理 编制人: 复核人: 授课时间: 月 号 编号:✂ 课后作业:1 必做题:非常学案 课时作业(十)✂ 板书设计:✂ 课后反思:侧(左)视图 2。
第五节宇宙航行(教学设计)[教材分析]:本节内容主要介绍了宇宙速度、人造地球卫星、宇宙航天器等内容,人们在应用万有引力定律研究天体运动的基础上,实现人类的航天梦想,为科学研究、人类生活服务方面做出巨大的贡献。
通过本节学习了解如下知识:GM/或V=gR,数(1)第一宇宙速度:物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度, V=R值上V1=7.9km/s .(2)第二宇宙速度:克服地球引力,脱离地球的逃逸速度.V2=11.2km/s.(3)第三宇宙速度:在地面附近发射物体挣脱太阳引力束缚的速度, V3=11.2km/s.这节内容是万有引力理论的成就在生活中的应用,与我们的生活密切相关,让学生在学习物理的过程中感受到物理就在我们的身边,与我们的生活时刻联系在一起.从而引导学生进行科学和生活、和社会联系的思考,培养学生学习物理的兴趣,激发学生献身科学的热情,对学生科学价值观的形成起到重要的作用。
[教学目标]:1. 知识与技能:1、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。
2、知道三个宇宙速度的含义,会推导第一宇宙速度。
2.过程和方法:通过用万有引力定律来推导第一宇宙速度,培养学生运用知识解决问题的能力。
3.情感、态度、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。
[教学重点和难点]:重点:对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领域。
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。
四、教学方法:引导-启发-讨论课件投影五、课时安排: 1课时六、教学过程:(1)建立模型:圆周运动的模型学生:(1)火箭将掉落在地球上(2)在地球表面做圆周运动其中有几张是同步卫星问题六:什么是同步卫星?)()2()(22h R T m h R Mm G +=+π得:h=R GMT-3224π。