山東省淄博一中高中物理 第六章：6.5 宇宙航行教學(xué)設(shè)計(jì) 新人教版必修2

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宇宙航行教學(xué)設(shè)計(jì) 一、復(fù)習(xí)鞏固 1、（1）天體運(yùn)動(dòng)近似看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力提供向心力。 即 = = =，這是解決天體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的核心思路。 （2）忽略地球自轉(zhuǎn)影響，地表附近物體的重力等于物體所受萬(wàn)有引力。 即 = ，所以 = ，我們稱(chēng)為黃金代換式。 2、設(shè)質(zhì)量為m的天體繞另一個(gè)質(zhì)量為M的中心天體做半徑為r的圓周運(yùn)動(dòng)，則其線速度可表示為 ；角速度可表示為 ；周期可表示為 ；向心加速度可表示為 ；當(dāng)r增大時(shí)，V ，ω ，T ，a 。 【針對(duì)練習(xí)】 地球半徑為R，一顆衛(wèi)星在地球表面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，地球表面處的重力加速度為g，萬(wàn)有引力常量為G．求： （1）衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)周期；（2）地球的密度． 二、自主學(xué)習(xí) 1、宇宙速度 （1）、16世紀(jì)牛頓就曾思考過(guò)這樣一個(gè)問(wèn)題：從地球的高山上將物體水平拋出，速度越大，落地點(diǎn)就 。如果拋出的速度足夠大，物體就不再落回地面，它將 運(yùn)動(dòng)，成為一顆 。 【典型例題】 設(shè)地球質(zhì)量為M，半徑為R，求以多大的速度發(fā)射這個(gè)物體，物體就剛好不落回地面，成為一顆繞地球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星呢？請(qǐng)你用萬(wàn)有引力的有關(guān)知識(shí)把它算出來(lái)，要求寫(xiě)出計(jì)算步驟和結(jié)果。（M= R=）。 【小結(jié)】這個(gè)物體運(yùn)動(dòng)所需的向心力是由 提供的，近地衛(wèi)星在“地面附近”飛行，可以用地球半徑R代表衛(wèi)星到地心的距離，根據(jù)牛頓第二定律得方程： ，可解出v1 =___ __km/s。 叫做第一宇宙速度。 【拓展】第一宇宙速度的另一種推導(dǎo)方法：在地面附近，萬(wàn)有引力近似等于重力，此力提供衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。 （2）、第二宇宙速度，大?。? 。意義：使衛(wèi)星掙脫 的束縛，成為繞 運(yùn)行的人造行星的最小發(fā)射速度，也稱(chēng)為脫離速度。第三宇宙速度，大?。? 。意義：使衛(wèi)星掙脫 束縛的最小發(fā)射速度，也稱(chēng)為逃逸速度。 【小結(jié)】發(fā)射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的軌跡不是圓，而是橢圓；發(fā)射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，衛(wèi)星繞太陽(yáng)作橢圓運(yùn)動(dòng)，成為一顆人造行星；如果發(fā)射速度大于等于16.7km/s，衛(wèi)星將掙脫太陽(yáng)引力的束縛，飛到太陽(yáng)系以外的空間。 【課內(nèi)探究】 1、人類(lèi)發(fā)射的人造地球衛(wèi)星已經(jīng)有幾千顆了，這些衛(wèi)星運(yùn)行的快慢不同，那么衛(wèi)星運(yùn)行的快慢與什么因素有關(guān)呢？ 2、人造衛(wèi)星的發(fā)射速度和運(yùn)行速度 （1）發(fā)射速度： （2）環(huán)繞速度： （3）第一宇宙速度是最大發(fā)射速度還是最小的發(fā)射速度？是最大的運(yùn)行速度還是最小的運(yùn)行速度？ 【當(dāng)堂檢測(cè)】 1、若人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則離地面越遠(yuǎn)的衛(wèi)星（） A．所受的萬(wàn)有引力越小B．運(yùn)行的角速度越大C．運(yùn)行的線速度越小D．運(yùn)行的周期越小 2、人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其速度是下列的（） A．一定等于7.9km/sB．等于或小于7.9km/s C．一定大于7.9km/sD．介于7.9～11.2km/s之間 3、某行星質(zhì)量為地球質(zhì)量的1/3，半徑為地球半徑的3倍，則此行星的第一宇宙速度約為地球第一宇宙速度的（） A．9倍B．1/3C．3倍D．1/9 4、某人在一星球上以速率v豎直上拋一物體，經(jīng)時(shí)間t物體以速率v落回手中．已知該星球的半徑為R，求該星球上的第一宇宙速度． 3