《2021-2022学年高一物理备课帮导学案（人教版2019必修第二册）》7.4宇宙航行（解析版）

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§7.4 宇宙航行
使用说明及学法指导（正确的方法会取得事半功倍的效果！）
1．首先明确“知识必备”中的两个知识点；然后再通读教材，查找资料，完成“教材助读”中的问题；
2．完成时间：20 分钟。
知识必备（你准备好了吗？）
1.平抛运动、圆周运动、离心运动与近心运动
2.万有引力的理论成就
教材助读（问题引领方向！）
1．区分发射速度与环绕速度
目标展示
〖教学目标〗
1. 通过阅读课本资料了解牛顿对人造卫星的猜想、外推的思路和思想，能写出第一宇宙速度的推导过程。
2. 通过第一宇宙速度的推导总结，能说出人造地球卫星的原理及运行规律。
3. 通过阅读教材第二部分，能够介绍世界和我国航天事业的发展历史，感知人类探索宇宙的梦想，激发爱国热情，增强
民族自信心和自豪感
〖核心素养〗
物理观念：能从物理学的视角正确描述和解释人造地球卫星的运行规律，具备清晰的物理观念。
科学思维：能在熟悉的情境中运用物理模型，能对卫星发射原理进行分析和推理。
科学探究：能在对卫星发射原理的基础上做出假设，并制定合理的探究路线，从而分析数据发现规律。
科学态度与责任：卫星的发射原理是人类在万有引力定律基础上科学家们持续不断创造性发展的成果，是人类对宇宙奥
秘探索的历程，增强民族自信心自豪感。
〖教学重点与难点〗
重点：第一宇宙速度的推导。
难点：第一宇宙速度的推导；环绕速度与发射速度的区分
预习案
2．掌握卫星环绕地球的运动规律，线速度角速度周期加速度与轨道半径的关系
预习检测（检测有助于查找存在的问题和不足！）
1.三个宇宙速度及含义：
数值 意义
第一宇宙速
度
______km/
s
物体在______绕地球做匀速圆周运动的速度
第二宇宙速
度
______km/
s
在地面附近发射飞行器使其克服______引力，永远离开地球的最小地面发射
速度
第三宇宙速
度
______km/
s
在地面附近发射飞行器使其挣脱______引力束缚，飞到太阳系______的_____
_地面发射速度
【答案】第一宇宙速度为7.9km/s，是物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度。
第二宇宙速度为11.2km/s，是在地面附近发射飞行器使其克服地球引力，永远离开地球的最小地面发射速
度。
第三宇宙速度为16.9km/s，是在地面附近发射飞行器使其挣脱太阳引力束缚，飞到太阳系外的最小地面发
射速度。
2.人造地球卫星
（1）______年10 月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功.______年4月24 日，我国第一颗人造地球
卫星“东方红1号”发射成功．为我国航天事业作出特殊贡献的科学家______被誉为“中国航天之父”；
（2）地球同步卫星的特点
地球同步卫星位于______上方高度约______处，因______，也称静止卫星．地球同步卫星与地球以______
的角速度转动，周期与地球自转周期______。
【答案】5555 19571970钱学森5555 赤道5555 36000km相对地面静止5555 相
同5555 相同
3. 判一判
(1)发射人造地球卫星需要足够大的速度．（ ）
(2)卫星绕地球运行不需要力的作用．（ ）
(3)卫星的运行速度随轨道半径的增大而增大．（ ）
(4)绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10km/s.（ ）
(5)在地面上发射人造地球卫星的最小速度是 7.9km/s.（ ）
(6)同步卫星可以“静止”在北京的上空．（ ）
【答案】√×××√×
我的疑问（发现问题比解决问题更重要！）
请将预习中未能解决的问题和疑问写下来，待课堂上与老师和同学探究解决。
质疑探究（质疑解疑，合作探究）
探究点一：三种宇宙速度
例1.“玉兔号”月球车与月球表面的第一次接触实现了中国人“奔月”的伟大梦想。“玉兔号”月球车在月
球表面做了一个自由下落试验，测得物体从静止自由下落 h高度的时间为t，已知月球半径为R，引力常量
为G。求：
（1）月球的质量；
（2）月球的第一宇宙速度。
【答案】（1） ；（2）
【解析】（1）由自由落体运动规律有 所以有,在月球表面的物体受到的重力等于万有引力，
则有,所以
（2）月球的第一宇宙速度为近月卫星的运行速度，根据重力提供向心力 ,所以
针对训练 1.我国发射了一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”.设该卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表
面.已知月球的质量约为地球质量的，月球的半径约为地球半径的，地球的第一宇宙速度约为 7.9 km/s，则
该探月卫星绕月运行的最大速率约为(　　)
A.0.4 km/s B.1.8 km/s
探究案
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