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宇宙航行导学案 宇宙航行导学案 PAGE PAGEPAGE 11 宇宙航行导学案 宇宙航行 【学习目标】 1.了解人造卫星的有关知识，知道其运动规律。 2.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。 3.搞清环绕速度与轨道半径的关系。 【重点】会推导第一宇宙速度，知道三个宇宙速度的含义。 【难点】环绕速度与轨道半径的关系。 【自主导学】 一、宇宙速度： 1. 第一宇宙速度: 物体在地面附近绕地球做 的速度，叫做第一宇宙速度。 [说一说]：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，成为地球的 ，这时的发射速度就叫做第一宇宙速度。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。 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，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，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。 2. 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。 [思考与讨论]：在地面附近发射物体，如果发射速度大于s，而小于s，它绕地球运行的轨迹是 。 3. 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。 4．拓展辨析: a:运行速度:指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度 b:发射速度:指被发射物体离开地面时的水平初速度 二、人造地球卫星的发射与运转规律 1、人造地球卫星的线速度跟半径是什么关系卫星的线速度什么时候最大 2、卫星的周期跟半径是什么关系卫星的周期什么时候最小 人造卫星绕地球做匀速圆周运动，则万有引力提供向心力，即：F万=F向， 公式___________=ma=________ _ =_____ =____ ___ a=_____ __,可见随着轨道半径增大，卫星的向心加速度 ； 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 ， 三、地球同步卫星 1 、同步卫星：是指相对于地面静止的卫星。地球同步卫星有哪些特点？ ①周期_____地球自转周期；T=24h; ②角速度_____地球自转角速度； 提示：北京上空是否有同步卫星为什么 各个国家发射的同步卫星距离地面高度是否相同为什么 同步卫星是否会发生碰撞为什么 总结：同步卫星的特点： 2、近地卫星：轨道半径等于地球的半径，它的运行速度是_________,也是卫星的__ _____环绕速度。 【典例探究】 【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s，则海王星的第一宇宙速度为多大？ 【变式训练1】关于地球的第一宇宙速度，下列说法中正确的是 （ ） 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发射速度 D、它是能使卫星进入轨道的最大发射速度 【例题2】有两颗人造卫星，都绕地球做匀速圆周运行，已知它们的轨道半径之比r1：r2＝4：1，求这颗卫星的：⑴线速度之比；⑵角速度之比；⑶周期之比；⑷向心加速度之比。 【变式训练2】地球半径为6400km