人教版高中物理必修二宇宙航行

人教版高中物理宇宙航行教案第一章：宇宙的奥秘1.1 宇宙的起源学习宇宙大爆炸理论，了解宇宙的起源和演化过程。

讨论宇宙膨胀和宇宙背景辐射的概念。

1.2 宇宙的组成学习宇宙中的物质组成，包括恒星、行星、星系等。

探讨暗物质和暗能量的概念，了解它们对宇宙的影响。

第二章：恒星和星系2.1 恒星的诞生和演化学习恒星的诞生过程，了解恒星的形成和演化规律。

探讨恒星的生命周期，包括主序期、红巨星期和白矮星期等。

2.2 星系的分类和演化学习星系的分类，包括椭圆星系、螺旋星系和irregular星系等。

探讨星系的演化过程，包括星系的形成和星系间的相互作用。

第三章：黑洞和引力波3.1 黑洞的性质学习黑洞的定义和性质，了解黑洞的形成和观测。

探讨黑洞的辐射和黑洞的吞噬过程。

3.2 引力波的探测和意义学习引力波的概念和产生原因，了解引力波的探测技术。

探讨引力波的观测对物理学和宇宙学的影响。

第四章：宇宙探索技术4.1 航天器和探测器学习航天器的构造和工作原理，了解不同类型的探测器及其应用。

探讨航天器发射和轨道控制的技术。

4.2 宇宙观测的方法和仪器学习宇宙观测的方法和技术，包括光学观测、射电观测和X射线观测等。

探讨不同观测仪器的作用和适用范围。

第五章：宇宙的未来5.1 宇宙膨胀和暗能量学习宇宙膨胀的证据和暗能量的作用，了解暗能量对宇宙未来的影响。

探讨宇宙加速膨胀和宇宙未来的命运。

5.2 宇宙终结的可能性学习宇宙的热寂和宇宙大撕裂的概念，了解宇宙终结的可能性。

讨论宇宙的未来对人类的意义和探索宇宙的重要性。

第六章：地球和太阳系6.1 地球的宇宙位置学习地球在太阳系中的位置，了解地球的自转和公转。

探讨地球的宇宙环境，包括地月系统和太阳系的结构。

6.2 地球的大气和海洋学习地球的大气层结构和气候系统，了解大气对地球的影响。

探讨地球的海洋分布和海洋生态系统。

第七章：恒星和行星的物理性质7.1 恒星的结构和光度学习恒星的内部结构，了解恒星的光度和恒星能量的产生。

用心 爱心 专心 1 第六章 万有引力与航天第五节 宇宙航行 文本素材一、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：(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 GM /或V=gR ,数值上V 1=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.V 2=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, V 3=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。

二、要点点拨1.第一宇宙速度7.9km/s 是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，而如人造卫星绕地球做匀速圆周运动的半径越大，则所需的线速度相应越小。

2.若实际发射卫星的的速度大于7.9km/s 且小于11.2km/s ，则卫星绕地球做椭圆运动。

卫星如做椭圆运动，它在各点的速度大小是不同的由r GM v =可粗略看出，r 变大时，v 变小。

3.在求解有关人造卫星的的习题时，一定要注意卫星离地面高度与卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径是两个不同的概念。

4.第二、第三宇宙速度虽然数值上比第一宇宙速度大不多，但要达到这一速度是相当困难的。

三、解题思路1. 用万有引力定律处理天体问题，主要有两条解题思路：（1）在地面附近把万有引力看成等于物体受的重力，即mg F =引，主要用于计算涉及重力加速度的问题；（2）把天体的运动看成是匀速圆周运动，且向心引F F =，主要用于计算天体质量、密度以及讨论卫星的速度、角速度、周期随轨道的变化而变化等问题。

第七章万有引力与宇宙航行7.1行星的运动 ....................................................................................................................... - 1 -7.2万有引力定律 ................................................................................................................... - 6 -7.3万有引力理论的成就...................................................................................................... - 14 -7.4宇宙航行 ......................................................................................................................... - 21 -7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性.............................................................................. - 30 -7.1行星的运动一、地心说和日心说开普勒定律1．地心说地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他星体都绕地球运动。

2．日心说太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动。

[注意]古代两种学说都是不完善的，因为不管是地球还是太阳，它们都在不停地运动，并且行星的轨道是椭圆，其运动也不是匀速率的。

鉴于当时人们对自然科学的认识能力，日心学比地心说更进一步。

人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆点点火加速，速度变大，进入椭圆轨道Ⅱ再次点火加速进入圆轨道Ⅲ卫星变轨问题分析方法速度大小的分析方法．①卫星做匀速圆周运动经过某一点时，其速度满足以此为依据可分析卫星在两个不同圆轨道上的②卫星做椭圆运动经过近地点时，卫星做离心运动，m v2.以此为依据可分析卫星沿椭圆轨r道和沿圆轨道通过近地点时的速度大小(即加速离心．发射“嫦娥三号”的速度必须达到第三宇宙速度．在绕月圆轨道上，卫星周期与卫星质量有关．卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比．在绕月轨道上，卫星受地球的引力大于受月球的引力明白第三宇宙速度是指被发射物体能够脱离太阳系的最小发射速度，而“嫦娥三号”没有脱离太阳的引力范要熟记万有引力的表达式并清楚是万有引力提供卫星做圆如图所示，发射同步卫星的一般程序是：先让卫星进入一个近地的圆轨道，然后在P点变轨，进入椭圆形转移轨道椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的P点，远地点为同步卫星圆，到达远地点Q时再次变轨，进入同步卫星轨设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v1，在椭圆形转移轨道点的速率为v2，沿转移轨道刚到达远地点，在同步卫星轨道上的速率为v4，则下列说法正确的是点变轨时需要加速，Q点变轨时要减速点变轨时需要减速，Q点变轨时要加速D．v2>v1>v4>v3练2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入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所示，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上的运行速率大于在轨道1上的运行速率B．卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度C．卫星在轨道1上运动一周的时间大于它在轨道2上运动一周的时间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点时的加速度反思总结卫星变轨问题关键词转化二、有关宇宙航行的几个问题辨析辨析1.发射速度与运行速度的比较(1)发射速度在地面以某一速度发射一个物体，发射后不再对物体提供动力，在地面离开发射装置时的速度称为发射速度，三个宇宙速度都是指发射速度．(2)运行速度运行速度是指做圆周运动的人造卫星稳定飞行时的线速度，对于人造地球卫星，轨道半径越大，则运行速度越小．(3)有的同学这样认为：沿轨道半径较大的圆轨道运行的卫星的发射速度大，发射较为困难；而轨道半径较小的卫星发射速度小，发射较为容易．这种观点是片面的．因为高轨卫星的发射难易程度与发射速度没有多大关系，如果我们在地面上以7.9km/s 的速度水平发射一个物体，则这个物体可以贴着地面做圆周运动而不落到地面；如果速度增大，则会沿一个椭圆轨道运动．速度越大，椭圆轨道的半长轴就越大；如果这个速度达到11.2km/s，则这个物体可以摆脱地球的引力．可见，无论以多大速度发射一个物体或卫星，都不会使之成为沿较大的圆轨道做圆周运动的人造卫星，高轨卫星的发射过程是一个不断加速变轨的过程，并不是在地面上给一个发射速度就可以的．【典例2】(多选)如图所示，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．在椭圆轨道上，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Ⅱ辨析2.分清三个不同(1)重力和万有引力的向心加速度等于重力加速度g 的运动周期有可能是20小时如图所示，地球赤道上的山丘e，近地资源卫星均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动．设、v3，向心加速度分别为v2<v33<a2已知地球赤道上的物体随地球自转的线速度大小为近地卫星线速度大小为，地球同步卫星线速度大小为设近地卫星距地面高度不计，同步卫星距地面高度约为地倍．则下列结论正确的是(。

高中物理（人教版）必修第二册讲义—宇宙航行【学习目标】1．通过阅读课本资料了解牛顿对人造卫星的猜想、外推的思路和思想，能写出第一宇宙速度的推导过程。

2．通过第一宇宙速度的推导总结，能说出人造地球卫星的原理及运行规律。

3．通过阅读教材第三部分，能够介绍世界和我国航天事业的发展历史，感知人类探索宇宙的梦想，激发爱国热情，增强民族自信心和自豪感。

【学习重点】第一宇宙速度的推导。

【学习难点】第一宇宙速度的推导；环绕速度与发射速度的区分。

知识梳理一、宇宙速度1.人造地球卫星(1)牛顿的设想：如图所示，把物体水平抛出，如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星。

(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。

2．宇宙速度宇宙速度数值/(km·s－1)物理意义是使人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最小发射速度；也是人造卫星绕第一宇宙速度7.9(环绕速度)地球运动的最大运行速度第二宇宙速度11.2(脱离速度)是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度第三宇宙速度16.7(逃逸速度)是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度梦想成真1957年10月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；2007年10月24日我国“嫦娥一号”发射升空；2008年9月27日“神舟七号”宇航员翟志刚顺利完成出舱活动任务；2010年10月1日“嫦娥二号”发射升空。

2011年9月29日“天宫一号”发射升空。

2011年11月1日“神舟八号”发射升空。

2011年11月3日“天宫一号”与“神舟八号”对接成功。

2012年6月16日“神舟九号”发射升空，与在轨运行的“天宫一号”目标飞行器进行载人交会对接，航天员进入“天宫一号”工作和生活，开展相关空间的科学实验。

2013年6月11日“神舟十号”发射升空，并在6月13日与“天宫一号”交会对接；6月20日上午，中国载人航天史上的首堂太空授课开讲。