人造衛(wèi)星宇宙速度

1、課題4.5人造衛(wèi)星、宇宙速度課型復(fù)習(xí)課知識(shí)與技能：1. 理解三個(gè)宇宙速度，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度。2. 能夠熟練推導(dǎo)并靈活運(yùn)用衛(wèi)星的各物理量隨軌道半徑的變化而變化的規(guī)律。 過(guò)程與方法：教學(xué)目標(biāo)3. 經(jīng)歷對(duì)人造衛(wèi)星在軌穩(wěn)定運(yùn)行”和變軌運(yùn)動(dòng)分析”的過(guò)程，體會(huì)理想化方法在分 析問(wèn)題時(shí)的應(yīng)用，建立正確的運(yùn)動(dòng)模型。情感態(tài)度價(jià)值觀：4. 體會(huì)物理原理和方法對(duì)科學(xué)研究的巨大指導(dǎo)作用，激起復(fù)習(xí)的興趣和動(dòng)力，樹(shù)立 遠(yuǎn)大的科學(xué)理想。重點(diǎn)衛(wèi)星各物理量隨軌道半徑的變化而變化的規(guī)律難點(diǎn)變軌分析，雙星問(wèn)題教學(xué)過(guò)程教學(xué)環(huán)節(jié) I教師活動(dòng)I學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖知識(shí)梳理1例題評(píng)析11. 簡(jiǎn)述考試說(shuō)明要求及命題熱點(diǎn)2. 展示：衛(wèi)星繞地球運(yùn)

2、動(dòng)的物理情景圖，并簡(jiǎn)要介紹, 總結(jié)出常見(jiàn)結(jié)論*-D - I - -W臣嚼li-七士廠主“淮i建-結(jié)論：（1 ）圓軌道的圓心必為地球的球心（2）圓軌道不一定與赤道面重合3.展示并引領(lǐng)學(xué)生討論：衛(wèi)星各物理量隨軌道半徑的 變化規(guī)律（1）基本原理：萬(wàn)有引力提供向心力1.思考并即時(shí)說(shuō)出自己的結(jié)論-ma定量結(jié)論:GMGM 2 r#2 ntn-桝訐r=朋（卩F/Gm（3）定性描述：衛(wèi)星的角速度、線(xiàn)速度、向心加速度都隨軌道半 徑的增大而減小，周期隨軌道半徑的增大變長(zhǎng)。例1:質(zhì)量為m的探月航天器在接近月球表面的軌道 上飛行，其運(yùn)動(dòng)視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知月球質(zhì)量為 M，月球半徑為R，月球表面重力加速度為 g,引力

3、常 量為G，不考慮月球自轉(zhuǎn)的影響，則航天器的（）A .線(xiàn)速度B 角速度=jgRC.運(yùn)行周期T =2兀_ GmD .向心加速度-RT2.在練習(xí)本上書(shū)寫(xiě)一條龍的原理式，并進(jìn)行推導(dǎo)，得出定量結(jié)論思考，分析 解決問(wèn)題讓學(xué)生通過(guò) 圖形對(duì)實(shí)際 的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng) 圖景獲得感 性的認(rèn)識(shí)，以 便后續(xù)的審 題做題有所 依靠。通過(guò)本題讓 學(xué)生體會(huì)航 天器在穩(wěn)定 軌道上運(yùn)行 時(shí)其物理量 分析的原理 和方法的應(yīng) 用。應(yīng)用方法 和結(jié)論、熟悉 情景和題型。3,深化提高1變式1.太陽(yáng)系外行星大多不適宜人類(lèi)居住，繞恒星“ Glicsc581運(yùn)行的行星“ GB81C ”卻很值得我們期待。 該行星的溫度在 0C到40C之間，質(zhì)量是地球的

4、6倍, 直徑是地球的 1.5倍、公轉(zhuǎn)周期為13個(gè)地球日?！癎licsc581的質(zhì)量是太陽(yáng)質(zhì)量的0.31倍。設(shè)該行星與地球均視為質(zhì)量分布均勻的球體，繞其中心天體做勻 速圓周運(yùn)動(dòng)，則（）A .在該行星和地球上發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度 相同2B.如果人到了該行星，其體重是地球上的2 倍3C .該行星與“Glicsc581的距離是日地距離的區(qū)倍V365D .由于該行星公轉(zhuǎn)速率比地球大，地球上的米 尺如果被帶上該行星，其長(zhǎng)度一定會(huì)變短引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行衛(wèi)星變軌運(yùn)動(dòng)分析：基本原理：當(dāng)衛(wèi)星由于某種原因速度突然改變時(shí)，萬(wàn) 有引力就不再等于向心力，衛(wèi)星將做變軌運(yùn)動(dòng)Tb知識(shí)梳理2思考討論:圖示衛(wèi)星從低軌道1經(jīng)橢圓軌道2變

5、軌到高軌道 試比較圖中的幾個(gè)速度大?。篤1、V2A、V2B弋3方法指導(dǎo)：穩(wěn)定軌道的比較：V1V3變軌的比較：V2A V1 ， V3 V2B獨(dú)立完成 變式1，核 對(duì)答案后 師生共同 討論。1.跟隨教 師的思路, 理解衛(wèi)星 變軌時(shí)的 動(dòng)力特點(diǎn) 和常見(jiàn)結(jié) 論2.完成思 考與討論, 通過(guò)聽(tīng)講 掌握比較 速度的方 法本題情境較 例1更為復(fù) 雜一些，是給 學(xué)生設(shè)置的 挑戰(zhàn)性任務(wù)， 激勵(lì)學(xué)生復(fù) 習(xí)提升的動(dòng) 力。1.對(duì)學(xué)生理 解上有障礙 的知識(shí)點(diǎn)進(jìn) 行詳細(xì)解析。2.通過(guò)思考 題的設(shè)置，檢 驗(yàn)學(xué)生對(duì)變 軌問(wèn)題的理 解程度。例題評(píng)析2知識(shí)梳理2例2(2010年江蘇卷)2009年5月，航天飛機(jī)在完成對(duì) 哈勃空間望遠(yuǎn)

6、鏡的維修任務(wù)后，在A點(diǎn)從圓形軌道I進(jìn)入橢圓軌道n,B為軌道n上的一點(diǎn)，如圖所示，關(guān)于航天飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的有(軌道I”f、軌道n AA .在軌道n上經(jīng)過(guò) A的速度小于經(jīng)過(guò) B的速度 B .在軌道n上經(jīng)過(guò) A的動(dòng)能小于在軌道I上經(jīng)過(guò) 的動(dòng)能C.在軌道n上運(yùn)動(dòng)的周期小于在軌道I上運(yùn)動(dòng)的周 期D .在軌道n上經(jīng)過(guò)A的加速度小于在軌道I上經(jīng)過(guò)A的加速度1. 簡(jiǎn)介同步衛(wèi)星的特點(diǎn)：五個(gè)一定(1) 軌道平面與赤道平面共面(2) 周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同(3) 角速度與地球自轉(zhuǎn)的角速度相同(4) 高度一定(5) 速率一定2. 思考討論：比較圖中三物體的線(xiàn)速度大小A:處在赤道表面的物體B:赤道上空穩(wěn)定圓

7、軌道近地飛行的衛(wèi)星C:同步衛(wèi)星方法指導(dǎo)：A、C角速度相同；B、C運(yùn)行規(guī)律相同定時(shí)2分鐘 思考并完 成例一1.認(rèn)真聽(tīng) 講，體會(huì)并 熟記同步 衛(wèi)星的運(yùn) 動(dòng)特點(diǎn)2.完成思 考與討論, 掌握比較 三物體速 度大小的 方法。檢驗(yàn)對(duì)變軌 問(wèn)題的掌握 程度。補(bǔ)充關(guān)于同 步衛(wèi)星的知 識(shí)點(diǎn)變式2.我國(guó)第五顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星是一顆地球同步 軌道衛(wèi)星.如圖所示，假若第五顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星先沿 橢圓軌道I飛行，后在遠(yuǎn)地點(diǎn)P處由橢圓軌道I變軌進(jìn)入地球同步圓軌道n.下列說(shuō)法正確的是II深化提高2獨(dú)立思考 解決問(wèn)題進(jìn)一步鞏固 應(yīng)用和檢驗(yàn) 理解程度。2A .衛(wèi)星在軌道n運(yùn)行時(shí)的速度大于7.9km/sB .衛(wèi)星在橢圓軌道I上的P點(diǎn)處加

8、速進(jìn)入軌道nC 衛(wèi)星在軌道n運(yùn)行時(shí)不受地球引力作用D.衛(wèi)星在軌道n運(yùn)行時(shí)的向心加速度比在赤道上相 對(duì)地球靜止的物體的向心加速度小引領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)回顧雙星系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)原理:知識(shí)梳理3mm2GVmi4兀2rim2聽(tīng)講并隨手書(shū)寫(xiě)雙引領(lǐng)學(xué)生迅星運(yùn)動(dòng)的速回顧雙星基本原理問(wèn)題的處理和特殊關(guān)方法。系。關(guān)系:=2例題評(píng)析3例3. 2012年7月26日，一個(gè)國(guó)際研究小組借助于 智利的甚大望遠(yuǎn)鏡，觀測(cè)到了一組雙星系統(tǒng)，它們繞 兩者連線(xiàn)上的某點(diǎn) 0做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示。此 雙星系統(tǒng)中體積較小成員能吸食”另一顆體積較大星體表面物質(zhì)，達(dá)到質(zhì)量轉(zhuǎn)移的目的，假設(shè)在演變的過(guò) 程中兩者球心之間的距離保持不變，則在最初演變的

9、過(guò)程中（）獨(dú)立思考, 理解問(wèn)題 情境此題在常規(guī) 的雙星問(wèn)題 模型上又有 創(chuàng)新，放在這 里可以觀察 學(xué)生處理新 問(wèn)題的能力。A 它們做圓周運(yùn)動(dòng)的萬(wàn)有引力保持不變B .它們做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度不斷變大C.體積較大星體圓周運(yùn)動(dòng)軌跡半徑變大，線(xiàn)速度也 變大D .體積較大星體圓周運(yùn)動(dòng)軌跡半徑變大，線(xiàn)速度變 小變式3宇宙間存在一些離其它恒星較遠(yuǎn)的三星系 統(tǒng)其中有一種三星系統(tǒng)如圖所示，三顆質(zhì)量相等的 星位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，任意兩顆星的距離 均為R,并繞其中心0做勻速圓周運(yùn)動(dòng)如果忽略其 它星體對(duì)它們的引力作用，引力常數(shù)為G 以下對(duì)深化提高3m2/ r該三星系。統(tǒng)的說(shuō)法中正確的是述A .每顆星做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為等邊三角形的邊長(zhǎng) B .每顆星做圓周運(yùn)動(dòng)的加速度與三星的質(zhì)量無(wú)關(guān)獨(dú)立思考, 嘗試完成。這是更大幅 度的變式訓(xùn) 練，學(xué)生可能 一時(shí)無(wú)法接 受，課堂上教 師可只介紹 方法思路，讓 學(xué)生課后再 落實(shí)。C.每顆星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén) = jR.i 3GmD 每顆星做圓周運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度為 V =