4. 人造卫星 宇宙速度教学设计实例

人造卫星

宇宙速度

教学目标：

1．

正确理解人造卫星作圆周运动时，各物理量之间的关系。

2．

知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。

3．

了解人造卫星的发射和运行原理。

4．

理解科学技术与社会的互动关系，培养学生科学的民主意识。

重点难点：

第一宇宙速度的推导；人造卫星作圆周运动时各物理量之间的关系。

教学方法：

讲授、讨论并辅以多媒体演示图片动画及视频等多种形式的教学方法。有效合理地应用各种教育教学手段，丰富学生的学习方式，优化教学过程。

教学过程：

●引入新课

（多媒体模拟）牛顿设想：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，它们的落地点相同吗？

假设被抛出物体的速度足够大，物体的运动情形又如何呢？

一．人造卫星

1.人造卫星绕地球做圆周运动的动力学依据？（万有引力提供向心力）

2..轨道平面：通过分析PPT上四幅轨道图得出：人造卫星轨道平面过地心。

二．人造卫星的v、ω、a、T和轨道半径的关系

1．提问：人造地球卫星在半径不同的轨道上运行, v、ω、a、T相同吗？

学生进行推导：

教师展示学生推导过程

2．引导学生寻找规律：

①v、ω、a、T和什么有关？

②半径越大，哪些量越大？哪些量越小？此结论在什么条件下成立？

3．教师拓展：太阳系行星绕太阳的运动模型

提问：①线速度比地球大的行星哪些？

②周期大于一年的有哪些行星? 卫星种类很多,下面给大家介绍两种特殊卫星,第一种叫同步卫星． 三．同步卫星

1提问：什么叫同步卫星？

学生观看视频，得出同步卫星就是相对地面静止的卫星．

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2．小组讨论：同步卫星具有哪些特点？

学生汇报讨论情况，（配以ＰＰＴ动画模拟轨道平面）

3．同步卫星离地高度一定，学生计算此高度

已知地球半径R=6.37×106m,卫星周期T,地球质量M=5.98×1024kg,引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2,试推导同步卫星离地面高度h？（h＝36000km）

4．同步卫星运行速率一定(v=3.1Km/s)，学生计算。

最后教师总结同步卫星特点：

①相对地面静止

②与地球自转的ω、T（24小时）相同

③离地高度一定，h=36000 km ④运行速率一定,v=3.1Km/s ⑤与地球自转方向相同

我们再介绍另一种特殊卫星——近地卫星

四．近地卫星（推导第一宇宙速度）

若地面附近重力加速度g=9.8m/s2,地球质量M=5.98×1024kg，引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2，对于靠近地面运行的人造卫星,可认为r近似等于地球半径R=6.37×106m ，计算卫星运行速度大小V？（v=7.9 Km/s）

引导学生用两种方法推导：

Mmv2v2G2=m或mg=m

RRR比较7.9 Km/s和前面3.1 Km/s的大小，引导得出7.9 Km/s是最大运行速度；用抛石头类比卫星发射的越高，需要的发射速度越大，得出7.9 Km/s也是最小发射速度。给出两个速度（运行速度和发射速度）的含义，进一步得出第一宇宙速度定义（7.9 Km/s），第二宇宙速度（11.2 Km/s）的定义，第三宇宙速度定义（16.7 Km/s）（ ppt图片展示）

五．卫星变轨

1. 观看发射同步卫星视频后提问：同步卫星发射几次变轨？在哪里变轨？采取什么措施变轨？

引导学生分析以上问题（多媒体辅助展示），最后学生总结方法。

如果回收卫星，又如何变轨呢？学生思考并回答

总结变轨的一般方法：

①从内（低）到外（高）要加速

②从外（高）到内（低）要减速

2.展示“嫦娥一号”绕月图片并说明。“嫦娥一号”绕月视频欣赏

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