课外读物名师教学设计1

5.宇宙航行

教学目标: 1.了解人造卫星的有关知识。

2.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。（重点）

3.通过实例，了解人类对太空的探索历程。

教学重点：推导第一宇宙速度。

教学难点：第一宇宙速度概念的建立。

教学过程：

导入新课

1.利用

敦煌的飞天壁画，嫦娥奔月的故事，展示我国古代的飞天梦。

2.展示外国人们的飞天梦。

瓜州一中

田志祁

二．新课教学

1.课堂探究

思考：抛出的石头会落地，为什么卫星、月亮没有落下来？卫星、月亮没有落下来必须具备什么条件？

探究问题一：以多大的速度抛出一个物体，它才会绕地球

表面运动不会落下来？(已知Ｇ=6.67×10-11N·m2/kg2 , 地球

质量M=5.89×1024kg, 地球半径R=6400km)

法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力

（若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2）

法二：重力提供物体作圆周运动的向心力

vgR9.86.410m/s7.9km/s

一、宇宙速度

1.第一宇宙速度（v=7.9km/s）：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度。

探究问题二：第一宇宙速度的含义

向高轨道发射卫星与发射近地卫星相比哪个难度大？

哪个需要的发射速度大？为什么？

高轨道卫星与近地卫星相比哪个运行速度大？为什么?

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结论：第一宇宙速度是发射卫星的最小发射速度，也

是卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度。

2.第二宇宙速度（大小：v=11.2km/s ）：当物体的速度大于或等于11.2km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。

3.第三宇宙速度（大小：v=16.7km/s ）：如果物体的速度大于或等于16.7km/s，物体就能摆脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外。

例1.发射一颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星,如果它的轨道半径是地球半径的4倍,它的轨道速度是第一宇宙速度的多少倍？

解:由万有引力提供卫星做匀速圆周运动的向心力得

设第一宇宙速度为v1,卫星的轨道速度为v2

它的轨道速度是第一宇宙速度的0.5倍

练习1.A星球的第一宇宙速度为9km/s，已知B星球的质量是A星球质量的1/81，A星球半径是B星球半径的4倍，则在B星球上发射“近地卫星”的环绕速度约为多少？

例2.关于第一宇宙速度，下列的说法中正确的是(

)

A.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度

B.它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行速度

C.它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度

D.它是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度

二、梦想成真

1.人造卫星运行的动力学方程（r—v—ω—T）

Mm

v

2Gr2

mrGM

v



rGM

r3

v1rMmv2m

G

2r

r

1r3

r3Mm22

G

2



m

(

)

r

T

2GMrT

思考：对于绕地球运动的人造卫星：

（1）离地面越高，向心力越_____。

（2）离地面越高，线速度越_____。

（3）离地面越高，周期越_____。

（4）离地面越高，角速度越____。

Tr3

2.人造地球卫星的运行轨道

所有卫星都在以地心为圆心的圆（或椭圆）轨道上(为什么？）运行

三类人造地球卫星轨道：

①

道轨道：卫星轨道在赤道平面，卫星始终处于赤道上方

②

极地轨道：卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星通过两极上空

③一般轨道：卫星轨道和赤道成一定角度

3.地球同步卫星（通讯卫星）

地球同步卫星：相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫地球同步卫星，又叫通讯卫星。

三颗同步卫星作为通讯卫星，则可覆盖全球。

练习2.求同步卫星离地面的高度

同步卫星的特点

①同步卫星与地面相对静止，与地球自转同步，周期为24h。

②同步卫星运行方向与地球自转的方向相同。

③同步卫星只能运行于赤道上方固定高度上，且其周期、角速度、线速度、向心加速度均为定值。

例3. 同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫

星（ ）

A.它可以在地面上任一点的正上方，且离地心距离可按需要选择不同的值

B.它可以在地面上任一点的正上方，但离地心距离是

一定的

C.它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的值

D.它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的

4.世界航天

1969年7月20日，阿波罗11号将人类送上了月球。当时，上亿人通过电视注视着走出登月舱的阿姆斯特朗，他在月球上迈出了一小步，却是人类迈出的一大步。

2003年2月1日，哥伦比亚号航天飞机在重返地面的过程中突然发生解体燃烧，航天飞机上的七名宇航员，包括六名美国人及一名以色列人全部遇难

无数探索者用自己的汗水和生命铺设了人类通往宇宙的道路。

1992年，中国载人航天工程正式启动。2003年10月15日9时，我国“神舟”五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，把中国第一位航天员杨利伟送入太空．

这次成功发射实现了中华民族千年的飞天梦想，标志着中国成为世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家，为进一步的空间科学研究奠定了坚实的基础。

2007年10月24日嫦娥一号月球探测器发射成功。

2008年9月25日神舟七号

翟志刚、刘伯明、景海鹏。

爱因斯坦曾说过：“一个人最完美和最强烈的情感来自面对不解之谜”。你想加入破解它的行列吗？

一、宇宙速度

1.第一宇宙速度

v1=7.9km/s

vGM

推导式：R=7.9km/s

2.第二宇宙速度（脱离速度）

v2=11.2km/s

第三宇宙速度（逃逸速度）

v3=16.7km/s

二、同步卫星

1.周期T=24h

2.卫星轨道平面与地球赤道平面重合

1.两颗人造地球卫星质量之比m1∶m2=1∶2,轨道半径

之比R1∶R2=3∶1，下列有关数据之比正确的是(

)

A.周期之比T1∶T2=3∶1

B.线速度之比v1∶v2=3∶1

C.向心力之比F1∶F2=1∶9

D.向心加速度之比a1∶a2=1∶9

2.如图所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运动的3颗卫星，下列说法正确的是（）

A.b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度

B.b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度

C.c加速可追上同一轨道上的b，b减速可等候同一轨道上的c

D.a卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将增大