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1、宇宙航行宇宙航行 学习目标：学习目标：l知识与技能：理解人造卫星发射原理，推导第一宇宙速知识与技能：理解人造卫星发射原理，推导第一宇宙速度，了解第二、第三宇宙速度，简单了解航天发展史。度，了解第二、第三宇宙速度，简单了解航天发展史。l过程与方法：学习科学的思维方法，培养分析推理能力过程与方法：学习科学的思维方法，培养分析推理能力和合理表达的能力。和合理表达的能力。l情感态度与价值观：激发学习科学，热爱科学的激情，情感态度与价值观：激发学习科学，热爱科学的激情，增强民族自信心和自豪感。增强民族自信心和自豪感。重点：重点：l第一宇宙速度的计算及对宇宙速度意义的第一宇宙速度的计算及对宇宙速度意义的理
2、解理解前置学习前置学习：l1.1.万有引力定律的表达式？万有引力定律的表达式？l2.2.行星运动向心力的来源？行星运动向心力的来源？l3.3.小球从同一高度做平抛运动，随初速度的增大，轨小球从同一高度做平抛运动，随初速度的增大，轨 迹将如何变化？迹将如何变化？一、牛顿的科学猜想一、牛顿的科学猜想牛顿在思考万有引力定律时就曾想过，从高山上牛顿在思考万有引力定律时就曾想过，从高山上水平抛出物体，速度一次比一次大，落地点就一水平抛出物体，速度一次比一次大，落地点就一次比一次远。如果速度足够大，物体就不再落回次比一次远。如果速度足够大，物体就不再落回地面，他将绕地球运动。地面，他将绕地球运动。二、宇宙
3、速度二、宇宙速度 探究探究1:1: 抛出速度至少为多大抛出速度至少为多大, ,物体才不会落回地面而物体才不会落回地面而绕地球做圆周运动呢绕地球做圆周运动呢? ?已知地球和物体的质量分别为已知地球和物体的质量分别为M M 和和 m m，物体到物体到地心的距离为地心的距离为r r，求物体绕地球作圆周运动的求物体绕地球作圆周运动的速度速度v v？理论基础：万有引力提供向心力理论基础：万有引力提供向心力解：万有引力提供向心力解：万有引力提供向心力 故故 =由此解出由此解出v =v 若已知近地卫星在若已知近地卫星在“地面附近地面附近”飞行，可以用地球半径飞行，可以用地球半径R 代表卫星到地心的距离代表卫
4、星到地心的距离r，地球半径地球半径R=6400km，地球地球质量质量M=5.891024kg,把数据代入上式可解得：把数据代入上式可解得： v v v=7.9km/s=7.9km/s 1.第一宇宙速度第一宇宙速度大小：大小：v v=7.9km/s=7.9km/sv 意义：意义：是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的v 速度，也叫做地面附近的环绕速度。速度，也叫做地面附近的环绕速度。v 即绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度，即绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度，v 也是最小发射速度；也是最小发射速度； v训练：训练：v利用所学知识，推导第一宇宙速度的另一表达
5、式利用所学知识，推导第一宇宙速度的另一表达式v v解：在地球表面忽略地球自转的影响，则解：在地球表面忽略地球自转的影响，则 = mg = mg 即即 mg = mg = 解得：解得：V=V=探究探究：若速度若速度v7.9km/sv7.9km/s卫星的运动将会怎样呢？卫星的运动将会怎样呢？训练训练2 2：第一宇宙速度（环绕速度）第一宇宙速度（环绕速度）V1= V1= 7.9km/s 7.9km/s , ,它是人造地球卫它是人造地球卫星的最小发射速度，也是地球卫星环绕地球运行的最大速度。星的最小发射速度，也是地球卫星环绕地球运行的最大速度。如果卫星的发射速度如果卫星的发射速度 小于小于 第一宇宙速
6、度，卫星将落到地面第一宇宙速度，卫星将落到地面而不能绕地球运转；而不能绕地球运转；等于等于 这个速度卫星刚好能在地球表面这个速度卫星刚好能在地球表面附近做匀速圆周运动；如果附近做匀速圆周运动；如果 大于大于 这个速度，卫星将沿椭圆这个速度，卫星将沿椭圆轨道绕地球运行，地心就成为椭圆轨道的一个焦点。（填轨道绕地球运行，地心就成为椭圆轨道的一个焦点。（填“大于大于”、“小于小于”或或“等于等于”）2.2.第二宇宙速度第二宇宙速度大小：大小：v v=11.2km/s=11.2km/s意义：以这个速度发射，物体刚好能克服地球的引力意义：以这个速度发射，物体刚好能克服地球的引力作用，永远的离开地球而绕太阳运动。也叫地面附近作用，永远的离开地球而绕太阳运动。也叫地面附近的逃逸速度。的逃逸速度。3.3.第三宇宙速度第三宇宙速度大小：大小：v v=16.7km/s=16.7km/s意义：以这个速度发射，物体刚好能摆脱太阳引力的意义：以这个速度发射，物体刚好能摆脱太阳引力的束缚而飞到太阳系以外。束缚而飞到太阳系以外。 三、梦想成真三、梦想成真小结：小结：人造卫星的运动原理：人造卫星的运动原理：第一宇宙速度：第一宇宙速度：第二宇宙速度：第二宇宙速度：第三宇宙速度：第三宇宙速度：同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全
