(教师用书)高中物理 第六章第5节 宇宙航行导学案 新人教版必修2.pdfVIP

(教师用书)高中物理第六章第5节宇宙航行导学案新人教版必修2--第1页

第5节宇宙航行

【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】

宇宙航行的成就是什么？

1．第一宇宙速度的推导

MRm

方法一：设地球质量为，半径为，绕地球做匀速圆周运动的飞行器的质量为，飞行器

v

的速度（第一宇宙速度）为。

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

Rv

半径代表卫星到地心的距离，所以，由此解出=_____。

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。

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，是在地球上发射绕太

阳运行或飞到其他行星上去的飞行器的最小发射速度。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．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

①宇宙速度均指发射速度

(教师用书)高中物理第六章第5节宇宙航行导学案新人教版必修2--第1页

(教师用书)高中物理第六章第5节宇宙航行导学案新人教版必修2--第2页

②第一宇宙速度为在地面发射卫星的最小速度，也是环绕地球运行的最大速度.

4．同步卫星，是指相对于地面静止的卫星。同步卫星必定位于赤道轨道，周期等于地球自

转周期。知道了同步卫星的周期，就可以根据万有引力定律、牛顿第二定律和圆周运动向心

加速度知识，计算同步卫星的高度、速度等有关数据。

【范例精析】

H5

例1：无人飞船“神舟二号”曾在离地面高度=3.4×10m的圆轨道上运行了47h，求这段

R6g2

时间里它绕地球多少周？（地球半径=6.37×10m，重力加速度=9.8m/s）

拓展：本题主要综合应用万有引力定律，牛顿第二定律，和向心力公式，求圆周运动周期。

其中又将物体在地球表面的重力近似看作物体受到的万有引力，由得到代换

式：。向心加速度的表达式可根据具体问题选用。