4. 人造卫星 宇宙速度设计意图

《人造卫星

宇宙速度》教学设计

课题：4人造卫星

宇宙速度（教科版必修二第三章第4节）

教学内容分析：

本节课是万有引力定律在天文学上应用的一个实例，是人类征服自然的见证，体现了知识的力量，是学生学习了解现代科技知识的一个极好素材。教材不但介绍了人造卫星中一些基本理论，更是在其中渗透了很多研究实际物理问题的物理思考的方法。因此，本节课是“万有引力定律”中的重点内容，是学生进一步学习研究天体物理问题的理论基础。

学情分析：

学生已学过抛体运动、匀速圆周运动、万有引力定律等基本理论，具备解决卫星环绕问题、推导第一宇宙速度的基础。

教学目标

一．

知识与技能

（1）了解人造卫星的有关知识。

（2）知道三个宇宙速度的含义，会推出第一宇宙速度。

（3）知道卫星环绕过程中物理量之间的关系。

（4）理解同步地球卫星的特点。

二．过程与方法

（1）通过学生讨论、交流，采取推导法、归纳法得出第一宇宙速度及卫星轨道平面的特点。

（2）利用课件，把抽象的问题直观化，引导学生建立物理模型，得出卫星轨道平面的特点以及环绕过程中物理量之间的关系

三．情感与价值观

（1）通过对我国航天成就的了解，激发学生的爱国热情。

（2）感受到科学技术是第一生产力，科技改变着人类生活。

重点和难点

教学重点

（1）第一宇宙速度的推导（2）卫星的环绕特点

教学难点

（1）卫星轨道平面特点。

（2）发射速度与环绕速度的区别。

教学素材准备：

视频文件，PPT文稿

教学过程：

一．视频引课。

播放“神七问天”视频，卫星发射视频，展示中国国家航天计划示意图。

提出问题：你知道我国的航天成就吗？请列举一二。

二．

新课学习，活动探究

1初步建立卫星的运动模型。利用助学课件呈现直观、鲜明的图景，为学生的思考搭台阶。问题讨论1：怎样才能让原本在地面上的物体成为绕地球运动的人造卫星呢？

学生观看课件“卫星发射原理”，在头脑中初步建立卫星的运动模型

2推导第一宇宙速度。引导学生用物理模型的方法，调动已有的知识储备处理问题。通过先定性、后定量的办法，让学生的认知逐步提升。

问题讨论2：在地面上，至少要用多大的速度将物体抛出，它就不会再落回到地面上，而成为一颗卫星呢？

两种方法：

GMGMmmv2v方法一：

→

2RRRmv2方法二：mg

→vgR

R问题讨论3：这两方法有什么联系？

给出第一宇宙速度的定义。课堂练习：已知地球半径6400km,地球表面重力加速度是9.8m/s2。估算第一宇宙速度的大小. 问题讨论4：如果想发射一个高轨道的人造地球卫星，需要的发射速度是更大还是更小？

提问5：更高轨道上环绕的地球卫星，线速度比它（7.9km/s）大还是比它小呢？

3.宇宙速度

问题讨论6：如果卫星的速度大于第一宇宙速度，卫星将怎样运动呢？

讨论得出：第一宇宙速度：v1=7.9km/s是成为地球卫星的最小发射速度。

观看视频：三个宇宙速度的含义

当7.9km/s

当v >11.2km/s时

第二宇宙速度11.2km/s 第三宇宙速度16.7km/s 思考与讨论：（完成后向学生说明本二题只是从理论上分析，实际的发射过程以后再讨论）

①我国嫦娥二号卫星的发射速度范围。

②2011年，我国与俄罗斯联合开展火星探测项目，任务是发射我国的“萤火一号”探测器登陆火星。请判断

“萤火一号”的发射速度范围。

4．关于同步卫星的运动

展示各类卫星的运转，分析卫星轨道特点，找出这些轨道有什么共性

有一类卫星叫做地球的同步卫星

思考与讨论：地球同步卫星必须是与地球相对静止的，根据这一特征你认为它应具有哪些特点呢？怎样计算地球同步卫星距地面的高度？

三．小结和反思

学生总结本节已学的知识，让学生在反思中提高，领会学习方法，强化质疑的习惯，提高学习品质。

四．课后思考题

1.高轨道卫星的发射是怎样实现的？（看微课《变轨过程》

2.若要使得卫星的直线电波能覆盖全球有人居住的绝大部分区域，构成全球通讯网，则至少需要几颗同步卫星？

3某国家报纸报道：该国发射了一颗周期是80分钟的人造地球卫星。请你判断该新闻的正确性。 4.上网查阅我国的航天成就