2021 宇宙航行—人教版 高中物理必修第二册学案

河北省石家庄市高中物理第六章万有引力与航天6.5 宇宙航行导学案新人教版必修2编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（河北省石家庄市高中物理第六章万有引力与航天6.5 宇宙航行导学案新人教版必修2）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为河北省石家庄市高中物理第六章万有引力与航天6.5 宇宙航行导学案新人教版必修2的全部内容。

第5节宇宙航行［学习目标］：1。

知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度.2。

了解人造卫星的有关知识,掌握人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。

3。

了解人类对太空探索的历程及我国卫星发射的情况。

[学习过程］:任务一:牛顿曾提出过一个著名的理想实验：如图1所示，从高山上水平抛出一个物体，当抛出的速度足够大时，物体将环绕地球运动，成为人造地球卫星.据此思考并小组讨论以下问题：1、当抛出速度较小时,物体做什么运动？当物体刚好不落回地面时，物体做什么运动？2、若地球的质量为M，地球半径为R，引力常量为G,试推导物体刚好不落回地面时的运行速度.并求此时速度的大小（已知地球半径R＝6 400 km,地球质量M＝5.98×1024 kg)答案（1）当抛出速度较小时，物体做平抛运动.当物体刚好不落回地面时，物体绕地球做匀速圆周运动.(2)物体的向心力由万有引力提供，G错误!＝m错误!解得v＝错误!.当刚好不落回地面时，紧贴地面飞行时r＝R，v＝错误!＝7。

9 km/s.［教师概括] 宇宙速度：宇宙速度是地球上满足不同要求的卫星发射速度。

1.第一宇宙速度vⅠ＝7.9 km/s(1)推导方法一：由G错误!＝m错误!得v＝错误!方法二：由mg＝m错误!得v＝错误!（2）理解:第一宇宙速度是人造地球卫星的最小发射速度，也是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度.2。

第六章万有引力与航天6.5 宇宙航行★教学目标(一) 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。

(二) 过程与方法3. 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。

4. 利用离心运动和向心运动的知识点理解卫星变轨时应该加速还是减速，及其它一些变轨问题。

(三) 情感态度与价值观5. 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。

6. 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1. 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。

2. 人造地球卫星的发射速度与运行速度的区别。

3. 识记第二宇宙速度及第三宇宙速度，了解一些卫星变轨知识。

★教学难点1. 对第一宇宙速度的推导过程和方法2. 一些卫星变轨知识★教学过程一、天体运动的速度、角速度、周期及加速度师：前面学习中，我们研究分析了大量天体运动实例，现在我们来对天体运动的线速度、角速度、周期及加速度进行总结归纳，方便记忆理解。

师：设天体A 绕天体B 做匀速圆周运动，则天体A 的线速度、角速度、周期及加速度的大小分别由哪些量决定？生：由22r Mm G r mv =有r GM v =，利用公式r vω=有3r GM =ω，利用公式T πω2=有GM r T 32π=，据m F a =有2r GM a =。

师：对！总结起来就是【牢记】：rGM v = 3r GM =ω GM r T 32π= 2r GM a = 1234例1、如图所示，4321m m m m >=>，试比较四颗卫星的线速度、角速度、周期及加速度的大小关系。

【解析】：有上面公式即可，与卫星的质量无关，只与中心天体质量M 、轨道半径r 有关。

观看动画：不同轨道卫星；人造卫星（第三个片段）二、卫星的轨道平面【问题】：请大家看下面的几条卫星轨道，试判断哪几条是可能的，哪几条是不可能的。

《宇宙航行》教学设计课题宇宙航行课型新课课时 1教材分析本节内容选自人教版高中物理必修二第六章第四节，重点介绍了人造卫星发射原理和人造卫星中一些基本理论，是万有引力定律的应用，同时渗透了力与运动的思想，也是学生进一步学习研究天体物理问题的理论基础。

因此，本节课是本章的重点内容。

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。

学情分析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。

教学目标1.知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度2.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和构建物理模型的能力。

3.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。

4.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教学重点1.第一宇宙速度的推导.2.人造地球卫星线速度、角速度、周期与半径关系。

教学难点卫星的发射速度与运行速度的关系教学方法以问题引领为导向，采用理论探究和小组讨论相结合的方法教学资源多媒体教学设备教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图创设情境，引入新课播放视频：嫦娥四号成功发射，实现人类月球探测器在月球背面的首次登陆，开启我国对月球探测的新旅程。

展示图片：通信卫星、探测卫星、气象卫星、侦查卫星......过渡语：从嫦娥奔月的神话到嫦娥四号发射成功，如今我们的生活早已经离不开卫星，那么卫星是如何被发射到天空的呢？相信大家通过这节课的学习将有一个全面的了解。

认真观看视频、图片，思考老师提出的问题激发学生兴趣，体现立德树人，为探究卫星发射原理铺垫。

教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图新课教学一、宇宙速度（一）卫星发射原理问题1：怎么样才能把物体发射上天空，且不再落回地面？（可以想一想平抛运动）1.牛顿的设想在高山上水平抛出一个物体，初速度越大，平抛距离越大。

导学案
1.课题名称：
人教版高一必修2物理第七章万有引力与宇宙航行——宇宙航行
2.学习任务：
（1）通过牛顿的设想了解人造卫星的发射原理，知道三个宇宙速度的含义，并能够推导第一宇宙速度。

（2）能正确描述和解释人造地球卫星的运行规律，知道什么是同步卫星。

（3）了解人类探索宇宙的进程及我国的航天成就。

3.学习准备：
准备好教材（没有纸质版看电子版）及笔记本。

边观看边做记录。

4.学习方式和环节：
观看视频课学习，适时控制播放，按老师指令完成相应的课上学习任务。

学习环节主要有：
环节一：了解三种宇宙速度
➢思考与讨论1：高轨道卫星与近地卫星相比哪个运行速度大？
注意：人造卫星的发射速度与运行速度是两个不同的概念。

➢思考与讨论2：有人说第一宇宙速度也可用v =（式中g为地球表面处重力加速度，R为地球半径）算出，你认为正确吗？
注意：第一宇宙速度两种推导方式。

环节二：讨论人造卫星的运行规律
1.人造卫星的轨道。

2.做匀速圆周运动的人造卫星运行规律。

6.5 宇宙航行[学习目标]1 会解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题。

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 感知人类探索宇宙的梦想，树立献身科学的人生价值观［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，解得v=_____。

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，是近地卫星的环绕速度，是地球卫星的。

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，其值为：。

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，必须达到的速度。

其值是_________。

3．人造地球卫星（1）人造地球卫星的轨道和运行速度卫星绕地球做匀速圆周运动时，是地球的引力提供向心力，卫星受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。

7.4.宇宙航行一．练必备知识（一）、宇宙三个速度1.环绕速度默认人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，地球质量为m地，卫星质量为m，地球对它的万有引力提供向心力，即F万=GMmr2＝卫星在轨道上运行的线速度v=√Gm地r。

r=R+h特点：（1）r越大（或高度h越大），周期T越大；线速度v、角速度W和向心加速度a越小；（2）r越小（或高度h越小），周期T越小；线速度v、角速度W和向心加速度a越大；2.第一宇宙速度(1)定义：发射物体离开地面且不返回地面的最小发射速度，可看成物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度，也是环绕地球的运动的最大环绕速度。

此时离地面高度最小。

(2)大小：当r=R时，根据公式v=√GMr=√gR 得：v＝7.9 km/s。

（利用了黄金代换GM=gR2）(3)求其他中心天体的第一宇宙速度，需要求解对应的表面重力加速度g带入即可.（4）若已知某星球的第二宇宙速度V2=kV1，则先求表面出的重力加速度g,再求v1，然后求V2即可。

3.第二宇宙速度（又称逃逸速度）(1)定义：在地面发射飞行器，速度达到11.2km/s，就会克服地球的引力，逃离地球，该速度称为第二宇宙速度。

（2）如果速度大于7.9__km/s，又小于11.2 km/s，它绕地球运行的轨迹就不是圆而是椭圆。

（3）速度大于11.2km/s时，就会离开地球，成为环绕太阳运动的一颗人造行星。

4.第三宇宙速度（1）定义：发射飞行器速度等于16.7 km/s，这个速度叫作第三宇宙速度。

（2）发射速度大于16.7 km/s时，飞行器就会离开太阳，逃到太阳系以外。

（二）卫星绕地球的轨道的三个轨道（或星体绕中心天体的轨道）1、赤道轨道：卫星轨道在赤道平面内，卫星始终在赤道正上方。

2、极地轨道：卫星轨道始终与赤道平面垂直，卫星经过两极上方。

3、倾斜轨道：卫星轨道和赤道轨道有一定夹角。

4、无论是哪个轨道，地球在对应平面的一个焦点上。

（三）、人造地球同步卫星、近地卫星（低轨）和高轨卫星以及地面上随地球旋转的物体相应关系1、人造地球同步卫星特点（又称为静止卫星）备注：周期为T=24h的卫星不一定是同步卫星。

2020-2021学年高中物理第七章4 宇宙航行教案新人教版必修2年级：姓名：第4节宇宙航行“宇宙航行”介绍了万有引力的实践性成就，万有引力理论使人类实现“飞天”梦想。

本节课是一节知识应用与扩展的课程，所以设计时注意加大知识含量，引起学生兴趣。

同时注意方法的培养，让学生养成用万有引力是天体运动的向心力这一基本方法研究问题的习惯，避免套公式的不良习惯。

围绕第一宇宙速度的讨论，让学生形成较正确的卫星运动图景。

物理观念：理解卫星的运行速度、周期与半径的关系，建立起关于各种卫星的运行状况的正确图景科学思维：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科学探究：通过对卫星运动规律的研究，帮助学生建立起关于各种人造地球卫星运行状况的正确图景。

帮助学生养成用万有引力是天体运动的向心力这一基本方法研究问题的习惯科学态度与责任：感知人类探索宇宙的梦想及巨大成就，激发学生学习物理的热情，促使学生树立献身科学的人生观和价值观。

1、教学重点：第一宇宙速度的推导2、教学难点：人造卫星运行速度与卫星发射速度的区别多媒体课件【新课导入】人类对太空存在着各种的幻想，比如古代的嫦娥奔月，明朝万户利用炮竹自制火箭。

随着科技的发展，我国的航天员也在太空中留下了中国人的足迹。

今有王亚平太空授课，而且中国至今发射了几十颗人造卫星。

前面我们了解并学习了万有引力定律的应用，这一节我们着重学习人类是如何应用万有引力定律实现自己探索宇宙的梦想的【新课内容】一、牛顿关于卫星的设想地面上抛出的物体,由于受到地球引力的作用,最终都要落回到地面。

1.月球也要受到地球引力的作用,为什么月亮不会落到地面上来?由于月球在绕地球沿近似圆周的轨道运转,此时月球受到的地球引力,用来充当绕地球运转的向心力,故月球不会落到地面上来.牛顿就曾设想, 从高山上用不同的水平速度抛出物体,速度一次比一次大,则落点一次比一次远,如不计空气的阻力,当速度足够大时, 物体就永远不会落到地面上来.而围绕地球旋转,成为一颗人造地球卫星，简称人造卫星由此可见，人造地球卫星运行遵从的规律是：卫星绕地球做匀速圆周运动，地球对卫星的引力提供向心力。

宇宙航行核心素养目标 物理观念知道三个宇宙速度及含义，了解卫星的分类。

科学思维 会推导第一宇宙速度，掌握人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。

科学态度与责任了解人类在宇宙探索方面的重要成就，培养应用物理规律造福人类的意识。

知识点一 宇宙速度『观图助学』水平速率v 1不够大，因此炮弹将落到地上。

当炮弹具有更大的初速度v 2时，将飞得更远。

当炮弹的水平速率v 3足够大时，炮弹将环绕地球运动。

1.环绕速度一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，设地球的质量为m 地，卫星的质量为m ，向心力由地球对它的万有引力提供，即G mm 地r 2＝m v 2r ，则卫星在轨道上运行的线速度v ＝Gm 地r 。

2.第一宇宙速度(1)定义：物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫作第一宇宙速度。

(2)大小：v＝7.9 km/s。

3.第二宇宙速度在地面附近发射飞行器，如果速度大于7.9_km/s，又小于11.2 km/s，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。

当飞行器的速度等于或大于11.2 km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。

我们把11.2_km/s叫作第二宇宙速度。

4.第三宇宙速度在地面附近发射飞行器，如果要使其挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须使它的速度等于或大于16.7 km/s，这个速度叫作第三宇宙速度。

『思考判断』(1)第一宇宙速度是发射卫星的最小速度。

(√)(2)当发射速度v＞7.9 km/s时，卫星将脱离地球的吸引，不再绕地球运动。

(×)(3)地球所有的卫星在轨道上的运行速度都为7.9 km/s。

(×)三个宇宙速度发射速度与环绕速度不同。

发射速度是将卫星送入轨道，在地面上所必须获得的速度。

环绕速度是卫星发射成功后，环绕地球运行时的速度。

知识点二人造地球卫星、载人航天与太空探索『观图助学』你知道哪些我国最近发射的人造卫星？它们是地球同步卫星吗？1.人造地球卫星(1)1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功。