4. 人造卫星 宇宙速度优秀教学设计范文

人造卫星 第一宇宙速度

四川省犍为第一中学：彭华荣

三维目标：

知识与技能：

1.了解人造卫星的发射与运行原理，知道第一宇宙速度的含义，会推到第一宇宙速度。

2.通过了解人造卫星的运行原理，理解发射速度，环绕速度。

过程与方法：

学习科学的思维方法，发展思维的独立性，提高分析推理能力和语言表达能力

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,同时培养学生运用科学服务于祖国的意识。

教学过程：

一、古代万户飞天

在明朝有一位富有人家的子弟叫万户。他熟读诗书，爱科学。他最感兴趣的是将人送上蓝天，去亲眼观察高空的景象。为此，他做了充分的准备。

这一天，他手持两个大风筝，坐在一辆捆绑着四十七支火箭的蛇形飞车上。然后，他命令他的仆人点燃第一排火箭。只见一位仆人手举火把，来到万户的面前，心情非常沉痛地说道：“主人，我心里好怕。”

万户问道：“怕什么？”那仆人说：“倘若飞天不成，主人的性命怕是难保。”万户仰天大笑，说道：“飞天，乃是我中华千年之夙愿。今天，我纵然粉身碎骨，血溅天疆，也要为后世闯出一条探天的道路来。你等不必害怕，快来点火！”

仆人们只好服从万户的命令，举起了熊熊燃烧的火把。只听“轰！”的一声巨响，飞车周围浓烟滚滚，烈焰翻腾。顷刻间，飞车已经离开地面，徐徐升向半空。

正当地面的人群发出欢呼的时候，第二排火箭自行点燃了。突然，横空一声爆响。只见蓝天上万户乘坐的飞车变成了一团火，万户从燃烧着的飞车上跌落下来，手中还紧紧握着两支着了火的巨大风筝，摔在万家山上。

万户长眠在鲜花盛开的万家山。万户开创的飞天事业，得到了世界的公认。美国一位叫詹姆斯·麦克唐纳的火箭专家，称中国的万户为青年火箭专家，是人类第一位进行载人火箭飞行尝试的先驱。他研制的蛇形飞车，也是人类有史以来了不起的发明。

二、现代人造卫星

1：1957年10月4日，前苏联成功发射了世界上第一颗人造地球卫星。

2：我国在1970年4月20日成功发射了第一颗人造地球卫星。

3：2003年10月15日，我国神州五号宇宙飞船成功载人(杨利伟）发射升空，并安全1

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三、牛顿人造地球卫星的设想图

探究一、人造卫星的运行原理和轨道

1．[演示] 让同一个物体从同一高度以不同的速度水平抛出.让学生观察到速度越大抛出的距离越远. 2．提问？若抛出物体的水平初速度足够大，物体将会怎样？

结论：如不计空气的阻力,当速度足够大时, 物体就永远不会落到地面上来,而围绕地球旋转,成为一颗人造地球卫星了. 探究二、第一宇宙速度

提问:当物体速度达到多大时,物体在重力作用下, 不会落到地面上来,而围绕地球作圆周运动,成为人造地球卫星呢? 简化模型：运动轨迹是匀速圆周。

物体只受向心力作用。

原理：万有引力提供向心力。

设m1代表地球的质量，m2代表卫星的质量，卫星运行速度为V Gm1Gm1m2m2v2 ＝

所以

＝

vrr2r 从上式可见,r越大,即卫星离地面越高, 它环绕地球运动的速度V越小.对于靠近地面运行的卫星,可以认为r近似等于地球的半径R地,则有: Gm16.6710115.891024km/s

v＝6.37106r7.9km/s 提问还有推导方法吗？引导学生找出

另一推导：

卫星绕地球运转的最小半径近似等于地球的半径，即在地球表面绕地运转，所以

Mmv2G2=m得：v=GM

RRR 由于万有引力近似等于物体的重力， 2

GMm=mg 得：v=gR R22

将g=0.0098km/s和R地 =6400km代入上式有: V=7.9km/s 这就是人造地球卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动必须具有的速度,叫第一宇宙速度. 备注：第一宇宙速度是最小的发射速度。 探究三、人造卫星的两个速度

1：发射速度：从地球表面发射人造地球卫星，人造卫星送入预定轨道运行所必须具有的速度。

2：环绕速度：卫星在轨道上绕地球做匀速圆周运动所具有的速度

已知某地球人造卫星离地面的高度h，质量为m，地球半径为R，质量为M。设运行

速度为v。

模型为匀速圆周运动

因为

解得：

讨论：提问影响速度v的因数有哪些？

①、v与卫星的质量无关。 ②、v只与h有关，h越大v越小。

③、当h=0时，v有最大值

所以v=7.9km/s是卫星的最大绕行速度。

④

当发射速度

，

万

向，卫星将向圆心运动而落回地面，所以要将卫星送入轨道，必须使发射速度

，故v=7.9km/s是人造卫星的最小发射速度。

互动合作学习：请你们思考下面的题：

我国成功发射了绕月运行的探月卫星“嫦娥二号”。设该卫星的轨道是圆形的，且贴近11月球表面。已知月球的质量约为地球质量的，月球的半径约为地球半径的，地球上的第814一宇宙速度约为7.9 km/s，则该探月卫星绕月运行的速率约为多少？

提问本题总体思路是？

先推导月球上的第一宇宙速度与地球上的第一宇宙速度的关系，再求出探月卫星绕月运行的速率。

依据学生讨论结果给出解答如下：

第一宇宙速度指的是最小发射速度，同时也是近地卫星的环绕速度。对于地球的近地卫星来说，其轨道半径近似等于地球半径即（r=R），又因

v2Mm

G2＝mr，

所以

v＝rv月

所以＝v地

3

GMr。

M月·r地＝M地·r月4222＝，所以v月＝v地＝×7.9 km/s≈1.8 km/s。

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