宇宙航行学科导学案.doc

龙文教育学科导学案 教师: 刘传兴 学生: 宋佼 日期:2011-8-8 星期: 一 时段: 8：00—10：00 课 题 第5节 宇宙航行 学习目标与 考点分析 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。 学习重点 【教学重点】 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。 【教学难点】 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。 学习方法 推理，讨论，分析，归纳，练习等 学习内容与过程 {课前感知} 1.牛顿在思考万有引力定律时就曾想过，从高山上水平抛出物体，速度一次比一次大，落地点 。如果速度足够大，物体就 ，它将绕地球运动，成为 。 2.第一宇宙速度大小为 ，也叫 速度。 第二宇宙速度大小为 ，也叫 速度。 第三宇宙速度大小为 ，也叫 速度。 3.世界上第一颗人造卫星是1957年10月4日在 发射成功的，卫星质量为 kg，绕地球飞行一圈需要的时间为 。 世界上第一艘载人飞船是1961年4月12日 发送成功，飞船绕地球一圈历时 。 世界上第一艘登月飞船是1969年7月16日9时32分在 发送成功， 进入月球轨道； 飞船在月球表面着陆； 宇航员登上月球。 中国第一艘载人航天飞船在2003年10月15日9时在 发送成功的，飞船绕地球 圈后，于 安全降落在 主着陆场。 {即讲即练} 【典题例释】 【例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 【思路分析】人造卫星飞行时，由于地球对卫星的引力作为它做圆周运动的向心力，而这个力的方向必定指向地心，故所有无动力的卫星其轨道圆的圆心一定要和地球的中心重合，故A是错的。由于地球同时绕着地轴在自转，所以卫星的轨道平面也不可能和经度线所决定的平面共面，所以B也是不对的。同步卫星必须在赤道线平面内，距地面有确定的高度，低于或高于该高度的人造卫星也是可以在赤道平面内相对于地面运动。 【答案】 CD 【类题总结】(1)人造卫星的轨道一般有三种：赤道轨道，极地轨道，一般轨道。共同特点是轨道中心必须和地心重合。 (2)事实上大约三万六千公里高空的赤道轨道上只有和地球自转方向相同的卫星才能称之为同步卫星，如果转向正好与地球自转方向相反，就不能称其为地球同步卫星了。 【例2】宇宙飞船和空间站在同一轨道上运动，若飞船想与前面的空间站对接，飞船为了追上轨道空间站，可采取的方法是( ) A.飞船加速直到追上空间站，完成对接 B.飞船从原轨道减速至一个较低轨道，再加速追上空间站完成对接 C.飞船加速至一个较高轨道再减速追上空间站完成对接 D.无论飞船如何采取何种措施，均不能与空间站对接 【思路分析】由于宇宙飞船做圆周运动的向心力是地球对其施加的万有引力，由牛顿第二定律有 ，得， 想追上同轨道上的空间站，直接加速会导致飞船轨道半径增大，由上式知飞船在一个新轨道上运行的速度比空间站的速度小，无法对接，故A错；飞船若先减速，它的轨道半径减小，但速度增大了，故在低轨道上飞船可接近或超过空间站，如图所示，当飞船运动到合适的位置后再加速，则其轨道半径增大，同时速度减小，当刚好运动到空间站所在轨道时停止加速，则飞船的速度刚好等于空间站的速度，可完成对接；若飞船先加速到一个较高轨道，其速度小于空间站速度，此时空间站比飞船运动快，当二者相对运动一周后，使飞船减速，轨道半径减小又使飞船速度增大，仍可追上空间站，但这种方法易造成飞船与空间站碰撞，不是最好办法，且空间站追飞船不合题意，综上所述，方法应选B。 【答案】B 【类题总结】使飞船加速，飞船将远离地球，轨道半径增大，不仅发动机的功全部用于克服飞船远离地球时万有引力做功，而且飞船原来的动能一部分也要转化为克服万有引力做功，即转化为飞船的重力势能，故v减小；反之使飞船减速时，飞船轨道半径减小，其动能反而增大，先减速可使飞船比