4. 人造卫星 宇宙速度教案1

第三章 天体运动

3.4 人造卫星

宇宙速度

（1）三维目标

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，会推导第一宇宙速度． 3．理解卫星的运行速度与轨道半径的关系． 4．了解

地球同步卫星的规律． 二、过程与方法 1．运用万有引力定律推导第一宇宙速度，培养学生运用知识解决问题的能力． 2．通过对

人造卫星的加速度、速度、角速度、周期与轨道半径关系的讨论，进一步理解卫星运行的有关规律． 三、情感、态度与价值观

1．通过介绍我国在卫星发射方面的情况，激发学生的爱国热情． 2．感知人类探索宇宙的梦想，促使学生树立献身科学的人生观价值观．

（2）教学重点

1．第一宇宙速度的推导． 2．运行速率与轨道半径之间的关系

（3）教学难点

沿椭圆轨道运行的卫星按照圆周运动处理，卫星的最大环绕速度是最小发射速度．

【教学过程】 一、引入新课

学生思考1：你能描述一下“人造卫星”是如何发射的吗？ [学生回答]：

多媒体视频：神州五号飞船发射。

学生思考2：你知道哪些与“人造卫星”相关的事件吗？

[学生回答]：

板书课题：3.4

人造卫星

宇宙速度

二、新课教学

（一）人造地球卫星的发射原理

牛顿的思考和假设：

从高山上用不同的水平速度抛出物体，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将围绕地球旋转，成为地球的一刻卫星。

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[学生讨论]：猜想一下“人造卫星”发射成功和发射失败的运动？为什么？

[学生回答]：

[学生讨论]：“人造卫星”发射成功应该具备什么条件？

[学生活动]：算一算

牛顿设想中，炮弹至少要以多大的速度发射，才能在地面附近绕地球做匀速圆周运动？

(地球质量M=5.89×1024kg, 地球半径R=6370km) （提示：以这个发射时，卫星刚好能以这个速度贴着地面飞行）

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，是所有环绕地球运动的卫星的最大速度．这个速度也是发射一颗地球人造卫星所具有的最小速度，叫第一宇宙速度．

二、宇宙速度

1、[学生活动]：如果从地球上发射“人造卫星”的速度从第一宇宙速度开始逐渐增大，人造卫星会离开地球吗？会离开太阳吗？请画出速度逐渐变大卫星运行的大概轨迹？

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2、认真思考，将下表填完整。

第一宇宙速度

第二宇宙速度

第三宇宙速度

发射速度

v﹤7.9km/s

7.9km/s ﹤ v ﹤11.2km/s

11.2km/s≦v ﹤16.7km/s

现象

在地面附近绕地球做匀速圆周运动

物体绕太阳运动

三、 人造卫星的运行规律

[学生活动]：在忽略地球自转，将卫星的运动看做匀速圆周运动的情况下， 提供向心力，表达式：F万=F向，则：

得到：vMmv2线速度（V）：G2mrr

角速度（

GM

rw）：

得到：w=

周期（T）：

得到：T=

想一想：如图所示，a、b、三轨道中可以作为卫星轨道的是哪一条？

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结论：所有人造卫星的轨道圆心都在地心上

四、课堂小结

一、卫星的发射原理：

卫星绕地球做匀速圆周运动所需的向心力由万有引力提供的．

二、三种宇宙速度：

v﹤7.9km/s 第一宇宙速度：v1=7.9km/s．物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动

7.9km/s ﹤ v ﹤11.2km/s

第二宇宙速度 ：v2=11.2 km/s 11.2km/s≦v ﹤16.7km/s 物体绕太阳运动

第三宇宙速度： v3=16.7 km/s 三、人造卫星运行规律：

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