4. 人造卫星 宇宙速度教案和学案内容

人造卫星宇宙速度

绵阳南山中学实验学校 罗通

一、素质教育目标

（一）知识教学点

1．了解人造卫星的有关发射、运行的知识

2．知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度

3．能区分最小发射速度和卫星最大速度

（二）能力训练点

培养学生对知识的转化能力

（三）德育渗透点

通过介绍我国航天技术的发展水平，激发他们学习科学知识的热情，培养他们的民族自豪感．

（四）美育渗透点

通过对天体运动轨迹的描绘展示了物理图像的形式美．

二、学法引导

通过教师的讲解和分析，使学生了解人造卫星的运转原理及规律．

三、教学重点、难点

1．教学重点

第一宇宙速度的推导.；运行速率与轨道半径之间的关系

2．教学难点

卫星运动的速度和卫星发射速度的区别

四、课时安排

1课时

五、师生互动活动设计

1．教师通过讲解、分析、介绍人造卫星的运动规律及相关的航天知识．

2．学生通过讨论，阅读相关的材料扩大知识面，通过例题的分析巩固知识．

六、教学过程 复习知识

1.问：在高山上用不同的水平初速度抛出一个物体，不计空气阻力，它们的落地点 学生：它们的落地点不同，速度越大，落地点离山脚越远.因为在同一座高山上抛出，它们在空中运动的时间相同，速度大的水平位移大，所以落地点也较远. 教师：假设被抛出物体的速度足够大，物 学生进行猜想. 教师总结，并用多媒体模拟. 如果地面上空有一个相对于地面静止的物体，它只受重力的作用，那么它就做自由落体运动，如果物体在空中具有一定的初速度，且初速度的方向与重力的方向垂直，那么它将做平抛运动，牛顿曾设想过：从高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，落地点也一次比一次离山脚远，如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将围绕地球旋转，成为一颗绕地球运动的人造地球卫星，简称人造卫星.

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2.引入：那么人造卫星的轨道半径和它的运动速率之间有什么关系呢？本节课我们 1.设一颗人造卫星沿圆形轨道绕地球运转. 学生：由卫星所受地球的万有引力来提供. 学生：

③所以我们得到

教师：在公式中，M为地球质量，G为引力恒量，r为卫星轨道半径.此式为卫星绕地球正常运转的线速度的表达式. 2.讨论v与r 学生：由于GM一定，r越小，线速度v越大，反之，r越大，v越小. 教师：由此我们得到：距地面越高的卫星运转速率越小.那么，是向高轨道发射困难， 学生：向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要困难，因为向高轨道发射卫星，火箭要克服地球对它的引力做更多的功. 3.对于靠近地面运行的人造卫星，求解它绕地球的速率. ①学生解答. ②在多媒体实物投影仪上抽查展示解题过程. 对于靠近地面运行的人造卫星，可以认为此时的r近似等于地球的半径R，则

③教师：这个速度就是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，叫第一宇宙速度. 4. 第一宇宙速度v=7.9km/s 一是发射卫星进入最低轨道所必须具有的最小速度. 二是卫星进入轨道正常运转的最大环绕速度，即所有卫星的环绕速度均小于7.9km/s. 过渡：如果卫星进入地面附近的轨道速度大于7.9km/s,此时卫星的运行轨道又如何

5.教 ①当人造卫星进入地面附近的轨道速度大于7.9km/s,而小于11.2 km/s,它绕地球运动的轨迹就不是圆形，而是椭圆.

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②当物体的速度等于或大于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行，这个速度叫做第二宇宙速度，也叫脱离速度. ③达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力，如果使卫星的速度等于或者大于16.7km/s,这个速度叫做第三宇宙速度. （二）同步卫星 所谓同步卫星，是相对于地面静止的，和地球具有相同周期的卫星，T=24h，同步卫星必须位于赤道上方距地面高h处，并且h是一定的。同步卫星也叫通讯卫星。

2Mm22GMT由Gm()(Rh)得：h=3R （T为地球自转周期，M、R分22T(Rh)4别为地球的质量，半径）。代入数值得h=3.6107m。

（三）总结、扩展

本节课我们学习了卫星发射和运行的一些情况．知道了第一宇宙速度是卫星发射的最小速度，是卫星绕地球运行的最大速度，最后我们还了解了通讯卫星的有关情况．

七、布置作业

教材54页1、2、4、6、7

八、板书设计

人造卫星

宇宙速度

1．人造卫星运行的速度、周期、加速度

2．卫星的发射

（1）第一宇宙速度v＝7.9× km／s

（2）第二宇宙速度v＝11.2km／s

（3）第三宇宙速度V＝16.7km／s

3．同步卫星（五个一定）

（1）轨道平面一定（赤道平面）

（2）离地高度一定h3.6107m

（3）周期一定T24h

（4）线速度一定

（5）角速度一定

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