4. 人造卫星 宇宙速度教案教学设计

§3.4《人造卫星

宇宙速度》导学案

江都区育才中学 张友林

教学目标

： 一、知识与技能

1、正确理解人造卫星运动时，各物理量之间的关系。

2、了解人造卫星的发射与运行原理，知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度． 3、认识万有引力定律对科学发展所起的作用，培养学生科学服务于人类的意识． 二、过程与方法

学习科学的思维方法，发展思维的独立性，提高发散思维能力、分析推理能力和语言表达能力． 三、情感态度与价值观 在主动学习、合作探究的过程中，体验和谐、民主、愉悦的学习氛围，在探究中不断获得美的感受不断进步．学习科学，热爱科学，增强民族自信心和自豪感．

教学重点

：

地球同步卫星的发射和运行原理

教学难点：

第一宇宙速度的推导及变轨发射卫星

教学过程

：

引入：人造卫星 1957 年 10 月 4 日，前苏联成功地发射了第一颗人造地球卫星，从而开创了人类航天的新纪元。

1970年4月24日21时35分，我国首颗人造卫星“东方红一号”发射成功。

一. 人造卫星

1.卫星地球做匀速圆周运动时，是__________力提供向心力，卫星受到地球的引力方向指向______，而做圆周运动的向心力方向始终指向______，所以卫星圆周运动的圆心和地球的地心_______。

2．卫星运行速度v、角速度ω、周期T与轨道半径r的关系

①由GMm/r=mv/r有v= ， 故r ，v ；

②由GMm/r=mωr有ω= ， 故r越 ，ω越 ；

③由GMm/r=m(4π/T)r有T= ，故r越 ，T越 ；

知道人造卫星是怎样发射的吗？

1、离地面一定高度的物体以一定的初速度水平射出，由于重力作用，物体将做 运动，即最终要落回地面。

2、如果射出的速度增大，会发现有什么不同？

3、当速度增大到一定值时还能落回地面吗？此时物体将围绕地球表面做 运动。你能帮牛顿算出这个速度的大小吗？

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二：宇宙速度

1.第一宇宙速度

假如地球和近地卫星的质量分别为M和m，地球的半径R，要求推导卫星在地表附近做匀速圆周运动的线速度v

如果已知地球半径R，地球表面重力加速度g，请推导第一宇宙速度的另一表达式。

2、想一想要在地面附近把卫星发射出去，速度小于了这个速度还能绕地球做匀速圆周运动吗？

因此，我们又把这个速度叫做 （最大或最小）发射速度。

3、想一想绕地球做匀速圆周运动的线速度还有可能比这个速度大的吗？

因此，我们又把这个速度又称为 （最大或最小）运行速度。

2．三种宇宙速度：

(1)第一宇宙速度(环绕速度)：v1= (地球卫星的最大运行速度，也是人造地球卫星所需的最小的发射速度)；

(2)第二宇宙速度(脱离速度)：v2= (卫星挣脱地球束缚所需的最小的发射速度)；

(3)第三宇宙速度(逃逸速度)：v3= (卫星挣脱太阳束缚所需的最小的发射速度)．

三、地球同步卫星

(1)所谓同步卫星，指跟着地球自转(相对于地面静止)，与地球做同步匀速转动的卫星．

(2)特点：

①卫星的周期与地球自转的周期T(或角速度ω)相同，T=24h；

②卫星位于地球赤道的正上方，距地球表面的距离h和线速度大小都是定值；

③卫星的轨道平面与地球的赤道平面重合，绕行方向与地球自转方向一致．

航天科技：如何发射卫星

【当堂训练】1、如图所示的三个人造地球卫星，则说法正确的是（ ）

①卫星可能的轨道为a、b、c ②卫星可能的轨道为a、c ③同步卫星可能的轨道为a、c ④同步卫星可能的轨道为a A．①③是对的 B．②④是对的

C．②③是对的 D．①④是对的

2、．设人造卫星绕地球做匀速圆周运动，卫星离地面越高，则卫星 （ ）

A．速度越大 B．角速度越小

C．向心加速度越大 D．周期越长

3、当同步卫星绕地球做匀速圆周运动时，其绕行速度 ( ) 其发射速度 ( ) A. 一定等于7.9千米/秒 B. 一定小于7.9千米/秒

C. 一定大于7.9千米/秒 D. 介于7.9～11.2千米/秒

4、由于通讯和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步轨道卫星，这些卫星的(

) A．质量可以不同

B．轨道半径可以不同

C．轨道平面可以不同

D．速率可以不同

5、地球和月球的质量之比为81∶1，半径之比为4∶1，求在地球上和月球上发射卫星所需最小速度之比。

北

b a c