PAGE1-宇宙航行（2）教學(xué)目標(biāo)核心素養(yǎng)物理觀念：能正確描述和說明人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行規(guī)律；科學(xué)思維：能運(yùn)用物理模型，對(duì)衛(wèi)星的放射原理進(jìn)行分析和推理；科學(xué)探究：能依據(jù)衛(wèi)星放射原理，制定合力探究路途，分析數(shù)據(jù)發(fā)覺規(guī)律；科學(xué)看法與責(zé)任：衛(wèi)星放射是人類宇宙奇妙探究的過程，增加民族自信念驕傲感。教學(xué)重點(diǎn)1.同步衛(wèi)星的特點(diǎn)2.多星系統(tǒng)、變軌問題3.教學(xué)難點(diǎn)1.變軌原理2.向心力的來源3.赤道物體、近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星的異同點(diǎn)高考考點(diǎn)課型新授教具教法教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)老師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)復(fù)習(xí)引入：1．萬有引力定律的內(nèi)容，表達(dá)式2．天體運(yùn)動(dòng)中，萬有引力與向心力的關(guān)系。3．第一宇宙速度和環(huán)繞速度的關(guān)系。4．v、ω、T、a與軌道半徑r的關(guān)系。本節(jié)課接著上節(jié)課內(nèi)容接著學(xué)習(xí)同步衛(wèi)星及其放射原理。3．同步衛(wèi)星⑴．定義：相對(duì)地面靜止，與地球以相同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)的衛(wèi)星。也稱靜止衛(wèi)星。⑵．特征①運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向一樣；在練習(xí)本上寫出關(guān)系，老師投影，學(xué)生訂正。教學(xué)環(huán)節(jié)老師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)②運(yùn)行周期（角速度）與地球自轉(zhuǎn)周期（角速度）相同，③軌道平面與赤道平面重合，衛(wèi)星均在赤道正上方；④高度固定不變（36000km，約為地球半徑的6倍）；⑤環(huán)繞線速度肯定（3100m/s）?！·CNB·A·S例1.如圖，A是地球赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體，其向心加速度大小為a1，線速度大小為v1，B是繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的近地衛(wèi)星，向心加速大小為a2，第一宇宙速度為v2·O·CNB·A·SA.B.C.D.解析：讓學(xué)生理清三個(gè)位置的特征是解題的關(guān)鍵，特殊是赤道上的物體和同步衛(wèi)星的共同點(diǎn)；近地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星的共同點(diǎn)，由此得出赤道上物體和近地衛(wèi)星的線速度關(guān)系和加速度關(guān)系。變式：比較A、B、C三者的線速度、角速度、周期、加速度的大小關(guān)系正確的是（ABD）。A．B．C．D．例2．下列關(guān)于同步通信衛(wèi)星的說法正確的是（）A．各國(guó)放射的地球同步衛(wèi)星的高度和速率都是相等的B．同步通信衛(wèi)星的角速度雖然確定，但高度和速率可以選擇，高度增加，速率增大，高度降低，速率減小，仍同步C．我國(guó)放射的第一顆人造地球衛(wèi)星的周期是114min，它的高度比同步衛(wèi)星低D．同步通信衛(wèi)星的速率比我國(guó)放射的第一顆人造地球衛(wèi)星速率小學(xué)生在練習(xí)本上求解高度和線速度。要會(huì)分析衛(wèi)星為什么肯定在赤道正上方。（作圖分析緣由）教學(xué)環(huán)節(jié)老師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)⑶比較：赤道上的物體、近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星比較內(nèi)容赤道表面的物體近地衛(wèi)星同步衛(wèi)星向心力來源萬有引力的分力萬有引力向心力方向指向地心線速度角速度向心加速度4．衛(wèi)星變軌⑴．地球Q地球Q1P23步驟1.先放射進(jìn)入一個(gè)圓軌道1，稱為停岸軌道（駐留軌道）步驟2.在P點(diǎn)，火箭點(diǎn)火，衛(wèi)星做離心運(yùn)動(dòng)，衛(wèi)星進(jìn)入一條大的橢圓軌道2，遠(yuǎn)地點(diǎn)位于既定軌道上，此軌道稱為轉(zhuǎn)移軌道。步驟3.在遠(yuǎn)地點(diǎn)Q，開動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，使之進(jìn)入既定軌道3。教學(xué)環(huán)節(jié)老師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)問題．P點(diǎn)衛(wèi)星在軌道1和2上的加速度為a1、a2，速度為v1、v2，Q點(diǎn)軌道2和3上的加速度為a3、a4，速度為v3、v4，比較加速度和速度的大小關(guān)系。解：①軌道1和軌道2在P點(diǎn)離地心的距離r1相等，此點(diǎn)加速度為向心加速度，依據(jù)知a1=a2。軌道2和軌道3在Q點(diǎn)離地心的距離r2相等，此點(diǎn)加速度為向心加速度，依據(jù)知a3=a4。因?yàn)閞1<r2，所以②P點(diǎn)在軌道1需加速才能進(jìn)入軌道2，所以v1<v2，Q點(diǎn)在軌道2需加速才能進(jìn)入軌道3，所以v3<v4，P為近地點(diǎn)，Q為遠(yuǎn)地點(diǎn)，所以v2>v3，依據(jù)得軌道3半徑大于軌道1半徑，所以v1>v4，故速度大小關(guān)系：v2.>v1>v4>v3例．同步衛(wèi)星的放射方法是變軌放射，即先把衛(wèi)星放射到離地面高度為200

km--300

km的圓形軌道上，這條軌道叫停岸軌道；如圖所示，當(dāng)衛(wèi)星穿過赤道平面上的P點(diǎn)時(shí)，末級(jí)火箭點(diǎn)火工作，使衛(wèi)星進(jìn)入一條大的橢圓軌道，其遠(yuǎn)地點(diǎn)恰好在地球赤道上空約36000

km處，這條軌道叫轉(zhuǎn)移軌道；當(dāng)衛(wèi)星到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)Q時(shí)，再開動(dòng)衛(wèi)星上的發(fā)動(dòng)機(jī)，使之進(jìn)入同步軌道，也叫靜止軌道．關(guān)于同步衛(wèi)星及放射過程，下列說法正確的是（）A．在P點(diǎn)火箭點(diǎn)火和Q點(diǎn)開動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的目的都是使衛(wèi)星加速，因此，衛(wèi)星在靜止軌道上運(yùn)行的線速度大于在停岸軌道運(yùn)行的線速度。B．衛(wèi)星在靜止軌道上運(yùn)行的周期大于在轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)行的周期C．衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道上運(yùn)動(dòng)速度大小范圍為7.9

km/s～ll.2

km/s教學(xué)環(huán)節(jié)老師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)D．衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度小于它在靜止軌道上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度。⑵．變軌運(yùn)行分析①衛(wèi)星在圓軌道穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，萬有引力定律恰好供應(yīng)向心力。②線速度增加時(shí)，所須要的向心力增加，萬有引力不足以供應(yīng)衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，衛(wèi)星將做離心運(yùn)動(dòng)，脫離原來的圓軌道進(jìn)入橢圓運(yùn)動(dòng)；線速度減小時(shí)，所需向心力減小，萬有引力大于所須要的向心力，衛(wèi)星將做近心運(yùn)動(dòng)，脫離原來的圓軌道進(jìn)入橢圓軌道。⑶實(shí)例分析（飛船對(duì)接）①低軌道飛船對(duì)接高軌道目標(biāo)飛船。低軌飛船合理加速做離心運(yùn)動(dòng)，追上高軌目標(biāo)飛船完成對(duì)接。②飛船和目標(biāo)飛船同軌道。飛船加速會(huì)做離心運(yùn)動(dòng)，不行能追上。通常先使飛船減速降低高度，在加速提上升度，適當(dāng)限制完成對(duì)接。5．雙星或多星m1mm1m2···ωL2．特征：①兩星球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小相等②兩星球的角速度相等③半徑之和等于其間距分析：設(shè)兩星球質(zhì)量分別為m1、m2，間距L，圍繞連線中間某位置做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，可得：①②兩式聯(lián)立得：③即：兩星球的質(zhì)量與環(huán)繞半徑成反比。教學(xué)環(huán)節(jié)老師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)④兩式聯(lián)立得：將r1或帶入①或②得：O·例：天體運(yùn)動(dòng)中，有一種三星系統(tǒng)，由三顆質(zhì)量相等的恒星組成等邊三角形，他們繞三角形的中心勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，已知某三星系統(tǒng)遠(yuǎn)離其它星體，可以認(rèn)為它們與其它星體的作用力為零，它們之間的距離均為rO·解：設(shè)每顆星的質(zhì)量為m，運(yùn)行半徑R，由