宇宙航行 讲学案〖学习目标及要求〗:1、学习目标:(1)卫星速度的计算公式推导(2)第一、第二、第三宇宙速度(3)卫星速度与轨道半径的关系2、重点难点:(1)卫星速度公式的推导(2)卫星速度与半径的关系3、高考要求:卫星速度公式的推导,卫星速度与半径的关系
4、体现的思想方法:力与运动结合
5、知识体系的建构:万有引力与航天的体系建构
〖讲学过程〗:一、预习反馈: 二、探究精讲:探究一:卫星速度的公式推导: 当卫星的速度达到一定程度时,就可以围绕地球转动
此时万有引力提供向心力,下面的推导代数式中 m1代表地球的质量,m2代表卫星的质量:F== 消去 m2和一个 r,推出 =探究二:宇宙三速度: 第一宇宙速度(环绕速度):7
9km/s (在地面附近做匀速圆周运动所需要的最小的速度
近地轨道运行时大于 7
9km/s,小于 11
第二宇宙速度(脱离速度):11
2km/s (卫星速度大于等于11
2km/s,而又小于 16
7km/s 时,围绕太阳旋转的速度)第三宇宙速度(逃逸速度):16
7km/s (卫星速度大于等于 16
7km/s感悟一:感悟二:用心 爱心 专心时,就会脱离太阳的吸引,跑到太阳系以外的宇宙空间
探究三:卫星速度与轨道半径的关系:根 据 卫 星 速 度 计 算 公 式 =,可以知道:地球的质量和引力常量是不变的,所以了不得的速度决定于它的轨道半径(线速度与轨道半径的平方根成反比):轨道半径越大,它的线速度越小,轨道半径越小,它的线速度越大
如右图:a 卫星的线速度大于 b、c 卫星的线速度,b、c 两卫星因为轨道半径相等,所以线速度、周期都相等
[问题]上图中三颗卫星的向心加速度哪个大
(根据=m2a a= 向心加速度跟轨道半径的二次方成反比
)三、感悟方法练习:1、如图所示,a、b、c 是环绕地球圆形轨道上运行的3 颗人造卫星,它们的质量