第一篇：高中物理《人造衛(wèi)星宇宙速度》教案教科版解析

人造衛(wèi)星 宇宙速度

教學(xué)目的:

1．了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識(shí)

2．掌握第一宇宙速度的推導(dǎo)。了解第二、第三宇宙速度的意義。教學(xué)重點(diǎn)：第一宇宙速度的推導(dǎo) 教學(xué)難點(diǎn)：發(fā)射速度與環(huán)繞速度的區(qū)別 教學(xué)方法:啟發(fā)、講授 教學(xué)過程： 一 導(dǎo)入新課

1．問：在高山上用不同的水平初速度拋出一個(gè)物體，不計(jì)空氣阻力，它們的落地點(diǎn)相同嗎？

學(xué)生：它們的落地點(diǎn)不同，速度越大，落地點(diǎn)離山腳越遠(yuǎn).因?yàn)樵谕蛔呱缴蠏伋?，它們?cè)诳罩羞\(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同，速度大的水平位移大，所以落地點(diǎn)也較遠(yuǎn)。

教師：假設(shè)被拋出物體的速度足夠大，物體的運(yùn)動(dòng)情形又如何呢？ 學(xué)生進(jìn)行猜想。

教師總結(jié)，并用多媒體模擬。

如果地面上空有一個(gè)相對(duì)于地面靜止的物體，它只受重力的作用，那么它就做自由落體運(yùn)動(dòng)，如果物體在空中具有一定的初速度，且初速度的方向與重力的方向垂直，那么它將做平拋運(yùn)動(dòng)，牛頓曾設(shè)想過：從高山上用不同的水平速度拋出物體，速度一次比一次大，落地點(diǎn)也一次比一次離山腳遠(yuǎn)，如果沒有空氣阻力，當(dāng)速度足夠大時(shí)，物體就永遠(yuǎn)不會(huì)落到地面上來(lái)，它將圍繞地球旋轉(zhuǎn)，成為一顆繞地球運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星，簡(jiǎn)稱人造衛(wèi)星。1970年4月24日,我國(guó)發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星, 到現(xiàn)在我國(guó)已發(fā)射了多顆人造地球衛(wèi)星。1975年,我國(guó)就掌握了使衛(wèi)星返回地面的回收技術(shù),成為世界上第三個(gè)掌握這種先進(jìn)技術(shù)的國(guó)家。1984年4月8日, 我國(guó)發(fā)射了一顆試驗(yàn)通訊衛(wèi)星, 把衛(wèi)星準(zhǔn)確地運(yùn)送到指定位置的同步軌道上。這是一個(gè)難度非常大的多維控制問題.同步衛(wèi)星的定點(diǎn)成功, 標(biāo)志著我國(guó)在運(yùn)載火箭和衛(wèi)星技術(shù)方面已加入世界先進(jìn)行列。近幾年,我國(guó)一直利用火箭為其它國(guó)家發(fā)射衛(wèi)星。這節(jié)課我們來(lái)學(xué)習(xí)人造地球衛(wèi)星的基本知識(shí)。

2．人造衛(wèi)星的分類

a．軌道分類：同步衛(wèi)星、極地衛(wèi)星、任一軌道衛(wèi)星。

b．用途分類：通訊衛(wèi)星、軍事衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星等等。3．同步衛(wèi)星

1．軌道；一定在赤道上空。

2．必須有一定的高度、周期、線速度、角速度。（為什么？）

3．引入：那么人造衛(wèi)星的軌道半徑和它的運(yùn)動(dòng)速率之間有什么關(guān)系呢？本節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)這個(gè)問題。

二 新課教學(xué)

（一）宇宙速度

1．設(shè)一顆人造衛(wèi)星沿圓形軌道繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)。

①教師：衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的向心力由什么力提供？

學(xué)生：由衛(wèi)星所受地球的萬(wàn)有引力來(lái)提供。

②據(jù)上述關(guān)系你能得到什么表達(dá)式？

學(xué)生：＝mr

③所以我們得到,T=2л

教師：在公式中，M為地球質(zhì)量，G為引力恒量，r為衛(wèi)星軌道半徑。此式為衛(wèi)星繞地球正常運(yùn)轉(zhuǎn)的線速度(環(huán)繞速度)和運(yùn)行周期表達(dá)式。

2．討論v、T與r之間的關(guān)系：

學(xué)生：由于GM一定，r越小，線速度v越大，反之，r越大，v越小.即：r↑→v↓ 同理：r↑→T↑,對(duì)于人造衛(wèi)星vmax=7.9km/s,Tmin=84.4min

教師：由此我們得到：距地面越高的衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)速率越小。那么，是向高軌道發(fā)射困難，還是向低軌道發(fā)射衛(wèi)星困難呢？

學(xué)生：向高軌道發(fā)射衛(wèi)星比向低軌道發(fā)射衛(wèi)星要困難，因?yàn)橄蚋哕壍腊l(fā)射衛(wèi)星，火箭要克服地球?qū)λ囊ψ龈嗟墓Α?/p>

3．對(duì)于靠近地面運(yùn)行的人造衛(wèi)星，求解它繞地球的速率

對(duì)于靠近地面運(yùn)行的人造衛(wèi)星，可以認(rèn)為此時(shí)的r近似等于地球的半徑R，則

或者：mg=mv/r v

2==7.9km/s

教師：這個(gè)速度就是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速度，叫第一宇宙速度。

4．討論：

①第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球的最大速度，為什么？

②為什么說第一宇宙速度是發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度

學(xué)生討論后，教師總結(jié)：

第一宇宙速度v=7.9km/s可理解成：

(1)是發(fā)射衛(wèi)星進(jìn)入最低軌道所必須具有的最小速度。

(2)是衛(wèi)星進(jìn)入軌道正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最大環(huán)繞速度，即所有衛(wèi)星的環(huán)繞速度均小于7.9km/s。

過渡：如果衛(wèi)星進(jìn)入地面附近的軌道速度大于7.9km/s,此時(shí)衛(wèi)星的運(yùn)行軌道又如何呢？

5．教師講解，并用多媒體模擬：

①當(dāng)人造衛(wèi)星進(jìn)入地面附近的軌道速度大于7.9km/s,而小于11.2 km/s,它繞地球運(yùn)動(dòng)的軌跡就不是圓形，而是橢圓。

②當(dāng)衛(wèi)星從地面飛出時(shí)的速度大于或等于11.2km/s時(shí)，衛(wèi)星就會(huì)脫離地球的引力，不再繞地球運(yùn)行，為太陽(yáng)的行星這個(gè)速度叫做第二宇宙速度，也叫脫離速度。

③當(dāng)衛(wèi)星從地面上飛出時(shí)的速度大于或等于16.7km/s,則能脫離太陽(yáng)的束縛，進(jìn)入太陽(yáng)系以外的宇宙空間中去，這個(gè)速度叫做第三宇宙速度，也叫逃逸速度。

（二）地球同步衛(wèi)星

下面我們?cè)賮?lái)研究一種衛(wèi)星──同步通信衛(wèi)星。這種衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的角速度與地球自轉(zhuǎn)的速度相同，所以從地面上看，它總在某地的正上方，因此叫同步衛(wèi)星。這種衛(wèi)星一般用于通訊，又叫同步通訊衛(wèi)星。我們平時(shí)看電視實(shí)況轉(zhuǎn)播時(shí)總聽到解說員所說的太平洋上空或印度洋上空的衛(wèi)星都是通訊衛(wèi)星，在北京上空有沒有同步衛(wèi)星呢？同步衛(wèi)星有何特點(diǎn)呢？ 若在北緯或南緯某地上空真有一顆同步衛(wèi)星，那么這顆衛(wèi)星軌道平面的中心應(yīng)是地軸上的某點(diǎn)，而不是地心，其需要的向心力也指向這一點(diǎn)。而地球所能夠提供的引力只能指向地心，所以北緯或南緯某地上空是不可能有同步衛(wèi)星的。另外由于同步衛(wèi)星的周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，所以此衛(wèi)星離地球的距離只能是一個(gè)定值。換句話說，所有地球的同步衛(wèi)星只能分布在赤道正上方的一條圓弧上，而為了衛(wèi)星之間不相互干擾，大約3度角左右才能放置一顆衛(wèi)星，地球的同步通訊衛(wèi)星只能有120顆?？梢姡臻g位置也是一種資源。(讓學(xué)生推導(dǎo)同步衛(wèi)星的高度)。

同步通訊衛(wèi)星的特點(diǎn)：1．在赤道平面內(nèi)。2．與地球自轉(zhuǎn)方向相同。3．高度一定。值得說明的是：衛(wèi)星在發(fā)射的過程中處于超重狀態(tài)，和在升降機(jī)中相同。衛(wèi)星進(jìn)入軌道，在正常運(yùn)行的過程中，衛(wèi)星中的物體處于完全失重狀態(tài)，凡是工作原理與重力有關(guān)的儀器（天平，水銀氣壓計(jì)）在衛(wèi)星中都不能正常使用，凡是與重力有關(guān)的實(shí)驗(yàn)都無(wú)法進(jìn)行。地球同步衛(wèi)星是指運(yùn)轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，與地球同步轉(zhuǎn)動(dòng)，相對(duì)于地面上某一點(diǎn)始終保持靜止的人造衛(wèi)星。有一下特點(diǎn)：

（1）周期、角速度與地球相同，即T＝24h（2）軌道確定。因?yàn)棣?、T與地球相同，又在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以只能在赤道面上與地球自轉(zhuǎn)同步，所有地球同步衛(wèi)星的軌道均在赤道平面內(nèi)，且離地面的高度和環(huán)繞速度相同。

三 鞏固練習(xí)

1．發(fā)射一個(gè)用來(lái)轉(zhuǎn)播電視節(jié)目的同步衛(wèi)星，應(yīng)使它與地面相對(duì)靜止，已知地球半徑為6400km,問此衛(wèi)星應(yīng)發(fā)射到什么高度？（h=-R=3.59χ104km）

2．宇航員坐在人造衛(wèi)星里，試說明衛(wèi)星在發(fā)射過程中人為什么會(huì)產(chǎn)生超重現(xiàn)象？當(dāng)衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)又為什么會(huì)產(chǎn)生完全失重現(xiàn)象？

3．在環(huán)繞地球運(yùn)行的宇宙飛船的實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)，下面幾項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中可以正常進(jìn)行的是（CD）

A．用天平稱物體的質(zhì)量

B．同彈簧秤稱物體的重力

C．上緊鬧鐘上的發(fā)條

D．用體溫表測(cè)宇航員的體溫

4.關(guān)于第一宇宙速度，下面說法正確的是(BC)A．它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度

B．它是近地圓形軌道上人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行速度

C．它是使衛(wèi)星進(jìn)入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度

D．它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)在近地點(diǎn)的速度

5．某行星的衛(wèi)星，在靠近行星的軌道上飛行，若要計(jì)算行星的密度，需要測(cè)出的物理量是(D)A．行星的半徑

B．衛(wèi)星的半徑

C．衛(wèi)星運(yùn)行的線速度

D．衛(wèi)星運(yùn)行的周期

6．關(guān)于人造地球衛(wèi)星與宇宙飛船的下列說法中，正確的是(AB)A．如果知道人造地球衛(wèi)星的軌道半徑和它的周期，再利用萬(wàn)有引力恒量，就可算出地球質(zhì)量

B．兩顆人造地球衛(wèi)星，只要它們的繞行速率相等，不管它們的質(zhì)量、形狀差別有多大，它們的繞行半徑和繞行周期就一定是相同的

C．原來(lái)在同一軌道上沿同一方向繞行的人造衛(wèi)星一前一后，若要后一衛(wèi)星追上前一衛(wèi)星并發(fā)生碰撞，只要將后者速率增大一些即可

D．一只繞火星飛行的宇宙飛船，宇航員從艙內(nèi)慢慢走出，并離開飛船，飛船因質(zhì)量減小，所受萬(wàn)有引力減小，故飛行速度減小

第二篇：人造衛(wèi)星 宇宙速度教案

新人教<人造衛(wèi)星 宇宙速度>教案

●教學(xué)目標(biāo)

一、知識(shí)目標(biāo)

1.了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識(shí).2.知道三個(gè)宇宙速度的含義，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度.3.了解行星、恒星和星系等概念，知道宇宙的幾個(gè)主要天體層次.4.了解宇宙大爆炸理論.二、能力目標(biāo)

通過用萬(wàn)有引力定律推導(dǎo)第一宇宙速度，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力.三、德育目標(biāo)

1.通過介紹我國(guó)在衛(wèi)星發(fā)射方面的情況，激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)熱情.2.通過簡(jiǎn)述宇宙的產(chǎn)生過程，使學(xué)生明確宇宙將如何演化下去的問題需要我們不斷地去探索，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣.●教學(xué)重點(diǎn)

1.第一宇宙速度的推導(dǎo).2.運(yùn)行速率與軌道半徑之間的關(guān)系.●教學(xué)難點(diǎn)

運(yùn)行速率與軌道半徑之間的關(guān)系.●教學(xué)方法

1.關(guān)于第一宇宙速度和地球同步衛(wèi)星軌道的教學(xué)，采用電教法、推導(dǎo)法、歸納法、講授法等綜合教法進(jìn)行.2.關(guān)于天體的幾個(gè)層次的教學(xué)，采用電教法、講授法進(jìn)行.●教學(xué)用具

投影片、CAI課件(牛頓描繪的人造衛(wèi)星原理圖)、有關(guān)天體的錄像資料.●課時(shí)安排 1課時(shí)

●教學(xué)過程

［投影］本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識(shí).2.知道三個(gè)宇宙速度的含義，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度.3.了解行星、恒星和星系等概念，知道宇宙的幾個(gè)主要天體層次.4.了解宇宙大爆炸理論.學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程

一、導(dǎo)入新課

上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用.現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們回憶下列問題.1.萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上有何作用？

2.如何應(yīng)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量？能否計(jì)算環(huán)繞天體的質(zhì)量？ ［學(xué)生活動(dòng)］經(jīng)過思考，回答上述問題：

1.應(yīng)用萬(wàn)有引力定律可以估算天體的質(zhì)量；可以來(lái)發(fā)現(xiàn)未知天體.2.應(yīng)用萬(wàn)有引力定律求解天體質(zhì)量時(shí)，我們可以用下面三個(gè)方程求解： F引=F心 ① F引=mg

② mg=F心 ③

二、新課教學(xué) 1.人造衛(wèi)星 A.基礎(chǔ)知識(shí)

請(qǐng)同學(xué)們閱讀課文第一自然段，同時(shí)思考下列問題.［投影出示］

1.在地面拋出的物體為什么要落回地面？ 2.什么叫人造地球衛(wèi)星？

［學(xué)生活動(dòng)］閱讀課文,從課文中找出相應(yīng)的答案.1.在地面上拋出的物體，由于受到地球引力的作用，所以最終都要落回到地面.2.如果在地面上拋出一個(gè)物體時(shí)的速度足夠大，那么它將不再落回地面，而成為一個(gè)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的衛(wèi)星，這個(gè)物體此時(shí)就可認(rèn)為是一顆人造地球衛(wèi)星.B.深入探究

1.月球也要受到地球引力的作用，為什么月亮不會(huì)落到地面上來(lái)？ 2.物體做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，飛行的距離與飛行的水平初速度有何關(guān)系? 3.若拋出物體的水平初速度足夠大，物體將會(huì)怎樣？ ［學(xué)生活動(dòng)］分組討論，得出結(jié)論.1.由于月球在繞地球沿近似圓周的軌道運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)月球受到的地球的引力(即重力)，用來(lái)充當(dāng)繞地運(yùn)轉(zhuǎn)的向心力，故而月球并不會(huì)落到地面上來(lái).2.由平拋物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律知： x=v0t

①

t=2hg

②

聯(lián)立①、②可得： x=v02hg

即物體飛行的水平距離和初速度v0及豎直高度h有關(guān)，在豎直高度相同的情況下，水平距離的大小只與初速度v0有關(guān)，水平初速度越大，飛行的越遠(yuǎn).3.當(dāng)平拋的水平初速度足夠大時(shí)，物體飛行的距離也很大，由于地球是一圓球體，故物體將不能再落回地面，而成為一顆繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的衛(wèi)星.C.教師總結(jié)

［用多媒體演示］平拋物體的速度逐漸增大，飛行距離也跟著增大，當(dāng)速度足夠大時(shí)，成為一顆繞地運(yùn)轉(zhuǎn)的衛(wèi)星.牛頓曾依據(jù)平拋現(xiàn)象猜想了衛(wèi)星的發(fā)射原理，但他沒有看到他的猜想得以實(shí)現(xiàn).今天，我們的科學(xué)家們把牛頓的猜想變成了現(xiàn)實(shí).D.基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用

1.在地面拋出的物體，最終要落回地面的主要原因是________，________.2.平拋物體________時(shí)，就會(huì)成為一顆人造地球衛(wèi)星.參考答案: 1.受重力的作用；初速度不夠大 2.水平初速度足夠大 2.宇宙速度 ［過渡語(yǔ)］從上面學(xué)習(xí)可知，當(dāng)平拋物體的初速度足夠大時(shí)就可成為衛(wèi)星.那么，大到什么程度就叫足夠大了呢？下面我們來(lái)討論這一個(gè)問題.A.基礎(chǔ)知識(shí)

請(qǐng)同學(xué)們閱讀第二部分——宇宙速度，同時(shí)考慮下面幾個(gè)問題.［投影出示］

1.衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力學(xué)方程是什么？

2.為什么向高軌道發(fā)射衛(wèi)星比向低軌道發(fā)射要困難？

3.什么叫第一宇宙速度？什么叫第二宇宙速度？什么叫第三宇宙速度？ ［學(xué)生活動(dòng)］閱讀課文，找出相應(yīng)答案.1.衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)的動(dòng)力學(xué)方程是：F引=F心.2.向高軌道發(fā)射衛(wèi)星時(shí)，火箭須克服地球?qū)λ囊Χ龈嗟墓Γ瑢?duì)火箭的要求更高一些，所以比較困難.3.人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所必須具有的速度叫第一宇宙速度.人造衛(wèi)星繞地球做橢圓軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)所具有的最大運(yùn)轉(zhuǎn)速度叫第二宇宙速度.人造衛(wèi)星掙脫太陽(yáng)引力的束縛，飛到太陽(yáng)系以外的宇宙中去時(shí)，所必須具有的速度叫第三宇宙速度.B.深入探究

1.衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的最小半徑是多少？

2.結(jié)合衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力學(xué)方程，推導(dǎo)第一宇宙速度.［學(xué)生活動(dòng)］分組討論，得出答案.1.衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)的最小半徑近似等于地球的半徑，即在地球表面繞地運(yùn)轉(zhuǎn).2.由動(dòng)力學(xué)方程：F引=F心

得：GMmR2V2=m

R故：v= MmR2－GM/R

①

由于萬(wàn)有引力近似等于物體的重力，所以動(dòng)力學(xué)方程也可為：mg=F心 得：mg=mv

R2故v=gR

②

①、②兩式都可用于求解人造衛(wèi)星的第一宇宙速度.C.基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用

1.要使人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)行，它進(jìn)入地面附近的軌道速度是________km/s，要使衛(wèi)星脫離地球引力不再繞地球運(yùn)行，必須使它的軌道速度等于或大于________km/s，要使它飛行到太陽(yáng)系以外的地方，它的速度必須等于或大于________km/s.答案：7.9;11.2;16.7 2.關(guān)于第一宇宙速度，下面說法正確的是（）A.它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度 B.它是近地圓形軌道上人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行速度 C.它是使衛(wèi)星進(jìn)入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度 D.它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)在近地點(diǎn)的速度 答案：BC

三、反饋練習(xí)

1.某行星的衛(wèi)星在靠近行星的軌道上飛行，若要計(jì)算行星的密度，需要測(cè)出的物理量是（）A.行星的半徑

B.衛(wèi)星的半徑 C.衛(wèi)星運(yùn)行的線速度

D.衛(wèi)星運(yùn)行的周期 2.關(guān)于人造地球衛(wèi)星與宇宙飛船的下列說法中，正確的是（）A.如果知道人造地球衛(wèi)星的軌道半徑和它的周期，再利用萬(wàn)有引力恒量，就可算出地球質(zhì)量

B.兩顆人造地球衛(wèi)星，只要它們的繞行速率相等，不管它們的質(zhì)量、形狀差別有多大，它們的繞行半徑和繞行周期一定是相同的

C.原來(lái)在同一軌道上沿同一方向繞行的人造衛(wèi)星一前一后，若要后一衛(wèi)星追上前一衛(wèi)星并發(fā)生碰撞，只要將后者速率增大一些即可

D.一艘繞火星飛行的宇宙飛船，宇航員從艙內(nèi)慢慢走出并離開飛船，飛船因質(zhì)量減小，所受萬(wàn)有引力減小，故飛行速度減小

3.一顆人造地球衛(wèi)星離地面高h(yuǎn)=3R(R為地球半徑).若已知地球表面的重力加速度為g,則衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度是________，角速度是________，周期是________，若已知地球質(zhì)量為M，萬(wàn)有引力常量為G，則衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度是________，角速度是________，周期是________.4.從地球發(fā)出的光訊號(hào)垂直于地面發(fā)射，訊號(hào)到達(dá)月球表面時(shí)正好能垂直射向水平月面，經(jīng)反射返回地球被吸收，光速為c，光訊號(hào)往復(fù)經(jīng)歷的時(shí)間為t，地球的半徑為R，月球的半徑為r，月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為T，試求地球的質(zhì)量.參考答案： 1.D 2.AB

3.gR/2;gR/8R;16?RgR;

MG/2;RMGR8?R;

16?RMGR

24?4.設(shè)地球質(zhì)量為M，月球質(zhì)量為m，則：GMm=m·r′ '22rT所以M=所以4?2r'3GT2而r′=R+r+ct

2t4?2(R?r?C)322??M=GT22GT2(2R+2r+ct)3

四、本節(jié)小結(jié)

通過本節(jié)學(xué)習(xí)掌握：(1)第一宇宙速度的推導(dǎo) F引=F心?GMmR2v2=m?v?Gm/RRv2?v?gRR

mg=F心?mg=m(2)第二宇宙速度：v2=11.2 km/s(3)第三宇宙速度：v3=16.7 km/s

五、作業(yè)

1.閱讀本節(jié)內(nèi)容.2.課本P110練習(xí)二的(3)，(4)，(5)，(6)，(7).3.思考題：

(1)發(fā)射一個(gè)用來(lái)轉(zhuǎn)播電視節(jié)目的同步衛(wèi)星，應(yīng)使它與地面相對(duì)靜止，已知地球半徑為6400 km,問此衛(wèi)星應(yīng)發(fā)射到什么高度？

(2)宇航員坐在人造衛(wèi)星里，試說明衛(wèi)星在發(fā)射過程中人為什么會(huì)產(chǎn)生超重現(xiàn)象？當(dāng)衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)又為什么會(huì)產(chǎn)生完全失重現(xiàn)象？

4.系統(tǒng)復(fù)習(xí)本章內(nèi)容,畫出知識(shí)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖.六、板書設(shè)計(jì)

人造衛(wèi)星的發(fā)射原理

第三篇：人造衛(wèi)星宇宙速度教學(xué)設(shè)計(jì)

第五節(jié)人造衛(wèi)星宇宙速度

教學(xué)設(shè)計(jì)

一、教學(xué)過程設(shè)計(jì)： 教師通過講解、分析、介紹人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及相關(guān)的航天知識(shí)。讓學(xué)生通過討論，閱讀相關(guān)的材料擴(kuò)大知識(shí)面，通過例題的分析擴(kuò)大知識(shí)面，通過例題的分析鞏固知識(shí)。

二、教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)目標(biāo)

1．簡(jiǎn)述人造衛(wèi)星的有關(guān)發(fā)射、運(yùn)行的知識(shí) 2．簡(jiǎn)述三個(gè)宇宙速度的含義，推導(dǎo)第一宇宙速度 能力目標(biāo)

有對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)化的能力 情感目標(biāo)

1.通過學(xué)習(xí)我國(guó)航天技術(shù)的發(fā)展水平，激發(fā)學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的熱情，培養(yǎng)民族自豪感． 2.通過對(duì)天體運(yùn)動(dòng)軌跡的描繪展示了物理圖像的形式美．

三、重點(diǎn)難點(diǎn)

重點(diǎn)：衛(wèi)星運(yùn)行的速度、周期、加速度 難點(diǎn)：衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的速度和衛(wèi)星發(fā)射速度的區(qū)別

四、教學(xué)方法

教師通過講解，分析，介紹人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及相關(guān)的航天知識(shí)。學(xué)生通過討論，閱讀相關(guān)的材料擴(kuò)大知識(shí)面，通過立體的分析鞏固知識(shí)。

五、課時(shí)安排 1課時(shí)

六、教具媒體： 多媒體電腦

七、教學(xué)步驟

（一）引入新課

在科學(xué)技術(shù)欠發(fā)達(dá)的古代，“嫦娥奔月”只能是美麗的傳說。

1957年10月4日，前蘇聯(lián)成功地發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星，從而開創(chuàng)人類的航天新紀(jì)元；1961年4月12日，前蘇聯(lián)成功地發(fā)射了第一艘“東方號(hào)”載人飛船，尤里·加加林成為人類第一位航天員，揭開了人類進(jìn)入太空的序幕；1969年7月20日，美國(guó)航天員阿姆特朗和奧爾德林駕駛“阿波羅”11號(hào)飛船的登陸艙降落在月球赤道附近的靜海區(qū)，首次實(shí)現(xiàn)了人類登上月球的理想……

人類進(jìn)入了航天時(shí)代。這節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)人造地球衛(wèi)星方面的基本知識(shí)?！景鍟俊?.5 人造衛(wèi)星 宇宙速度

（二）新課講授

離地面一定高度的物體以一定的初速度水平射出，由于重力作用，物體將做平拋運(yùn)動(dòng)即最終要落回地面。但如果射出的速度增加，會(huì)發(fā)生什么情況呢？

【板書】

一、人造地球衛(wèi)星

演示牛頓設(shè)想原理圖。由于拋出速度不同，物體的落點(diǎn)也不同。當(dāng)拋出速度達(dá)到一定大小，物體就不會(huì)落回地面，而是在引力作用下繞地球旋轉(zhuǎn)，成為繞地球運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星。

那么，速度多大時(shí)，物體將不會(huì)落回地面而成為繞地球旋轉(zhuǎn)的衛(wèi)星呢？ 【板書】

二、宇宙速度

下面討論人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的速度。假如地球和人造衛(wèi)星的質(zhì)量分別為M 和m，衛(wèi)星的軌道半徑和線速度分別為r和v，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力可知：

由此解出： v=GM/r

對(duì)于近地人造衛(wèi)星，衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)半徑約等于地球半徑R，可求出v=GM/R 將引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2和地球質(zhì)量M=5.89×1024kg及地球半徑R=6.37×106m代入上式，可求得v1=7.9km/s。這就是衛(wèi)星繞地面附近作圓周運(yùn)動(dòng)所需的速度，叫第一宇宙速度，也稱環(huán)繞速度。

【板書】 1.第一宇宙速度(環(huán)繞速度)v1=7.9km/s 請(qǐng)學(xué)生根據(jù)所學(xué)的知識(shí)，推導(dǎo)第一宇宙速度的另一種表達(dá)式v=gR 推導(dǎo)：地面附近重力提供向心力：即 mg= 所以 v=gR

將R=6.37×106m, g=9.8m/s2代入，求出第一宇宙速度仍為7.9km/s。

如果人造地球衛(wèi)星進(jìn)入軌道的水平速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，它繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道就不是圓，而是橢圓。當(dāng)物體的速度等于或大于11.2km/s時(shí)，物體就可以掙脫地球引力的束縛，成為繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星。所以，11.2km/s 是衛(wèi)星脫離地球的速度，這個(gè)速度叫作第二宇宙速度，也稱脫離速度。

【板書】 2.第二宇宙速度（脫離速度）v2=11.2km/s 達(dá)到第二宇宙速度的物體還受太陽(yáng)引力的束縛，要想使物體掙脫太陽(yáng)引力的束縛，飛到太陽(yáng)系以外的宇宙空間去，必須使它的速度等于或大于16.7km/s，這個(gè)速度叫作第三宇宙速度，也稱逃逸速度?！景鍟?3.第三宇宙速度（逃逸速度）v3=16.7km/s 人造地球衛(wèi)星的種類很多，有一種特別的衛(wèi)星叫地球同步衛(wèi)星?！景鍟?/p>

三、地球同步衛(wèi)星

地球同步衛(wèi)星是指其公轉(zhuǎn)周期和地球自轉(zhuǎn)的周期相等的衛(wèi)星。地球同步衛(wèi)星有幾個(gè)明顯的特點(diǎn)：（演示課件）

【板書】 特點(diǎn)：

周期一定--23小時(shí)56分4秒 方位一定--赤道上空

高度一定--3.6×107m

人造地球衛(wèi)星有廣泛的應(yīng)用。例如，靠人工進(jìn)行資源調(diào)查，速度慢、效率低，調(diào)查和開發(fā)一個(gè)礦藏一般需要十幾年的時(shí)間?，F(xiàn)在利用人造衛(wèi)星進(jìn)行調(diào)查，它一天繞地球轉(zhuǎn)十幾圈，在高空拍下衛(wèi)星照片，回收下來(lái)，可以大面積了解全局，效率大大提高。例如，對(duì)北京以北十六萬(wàn)平方公里地區(qū)的一次衛(wèi)星勘察，就找到七個(gè)成礦預(yù)測(cè)區(qū)。

電視教育是培養(yǎng)人才的一種手段。但是電視靠中繼站轉(zhuǎn)播，每隔50km就要建一個(gè)中繼站，這要耗費(fèi)大量的人力、物力。如果利用衛(wèi)星傳播，象我們這樣幅員遼闊的國(guó)家，只要一顆同步通信衛(wèi)星，邊遠(yuǎn)地區(qū)也可以收看首都的電視節(jié)目。1984年4月我國(guó)發(fā)射的試驗(yàn)通信衛(wèi)星為我國(guó)通信事業(yè)的現(xiàn)代化開拓了極為廣闊的前景。1986年10月我國(guó)開始利用通信衛(wèi)星進(jìn)行電視教育廣播。

下面就請(qǐng)同學(xué)們利用網(wǎng)絡(luò)資源，上網(wǎng)查找有關(guān)人造衛(wèi)星和航天方面的資料，增加對(duì)這方面知識(shí)的了解。并圍繞以下問題進(jìn)行信息檢索：

1.能否發(fā)射一顆相對(duì)靜止在北京上空的通信衛(wèi)星？ 2.了解我國(guó)人造地球衛(wèi)星的發(fā)展?fàn)顩r。3.了解人造衛(wèi)星的種類。（學(xué)生上網(wǎng)）

（三）總結(jié)、擴(kuò)展

本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了衛(wèi)星發(fā)射和運(yùn)行的一些情況．知道了第一宇宙速度是衛(wèi)星發(fā)射的最小速度，是衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的最大速度，最后我們還了解了通訊衛(wèi)星的有關(guān)情況．

八、布置作業(yè)

110（2）1．P110（4）2．P111（7）3．P

九、板書設(shè)計(jì)

五、人造衛(wèi)星

宇宙速度

1．衛(wèi)星運(yùn)行的速度、周期、加速度

GMr v＝4?2r3T＝GM

M2a＝Gr

2．衛(wèi)星的發(fā)射（1）第一宇宙速度

v2mg＝mR

3v＝gR＝7.9×10km／s

（2）第二宇宙速度v＝11.2km／s（3）第三宇宙速度V＝16.7km／s 3．同步衛(wèi)星

Mm2?2G?m()?(R?h)T(R?h)2

GMT23h?()?R4?2

第四篇：第二冊(cè)人造衛(wèi)星宇宙速度物理教案

教學(xué)目標(biāo)：

1． 正確理解人造衛(wèi)星作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，各物理量之間的關(guān)系。

2． 知道三個(gè)宇宙速度的含義，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度。

3． 培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)和應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)資源的能力。

4． 理解科學(xué)技術(shù)與社會(huì)的互動(dòng)關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的民主意識(shí)。

重點(diǎn)難點(diǎn)：

第一宇宙速度的推導(dǎo)

教學(xué)方法：

講授、討論并輔以多媒體演示及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的自學(xué)等多種形式的教學(xué)方法。體現(xiàn)STS教育和綜合化的思路，有效合理地應(yīng)用各種教育教學(xué)手段，豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，優(yōu)化教學(xué)過程。

教學(xué)器材：

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及相應(yīng)的教學(xué)軟件。

教學(xué)過程：

●引入新課

在科學(xué)技術(shù)欠發(fā)達(dá)的古代，“嫦娥奔月”只能是美麗的傳說。

1957年10月4日，前蘇聯(lián)成功地發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星，從而開創(chuàng)人類的航天新紀(jì)元；1961年4月12日，前蘇聯(lián)成功地發(fā)射了第一艘“東方號(hào)”載人飛船，尤里·加加林成為人類第一位航天員，揭開了人類進(jìn)入太空的序幕；1969年7月20日，美國(guó)航天員阿姆特朗和奧爾德林駕駛“阿波羅”11號(hào)飛船的登陸艙降落在月球赤道附近的靜海區(qū)，首次實(shí)現(xiàn)了人類登上月球的理想……

人類進(jìn)入了航天時(shí)代。這節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)人造地球衛(wèi)星方面的基本知識(shí)。

【板書】6.5 人造衛(wèi)星 宇宙速度

●新課講授

離地面一定高度的物體以一定的初速度水平射出，由于重力作用，物體將做平拋運(yùn)動(dòng)即最終要落回地面。但如果射出的速度增加，會(huì)發(fā)生什么情況呢？

【板書】

一、人造地球衛(wèi)星

演示牛頓設(shè)想原理圖。由于拋出速度不同，物體的落點(diǎn)也不同。當(dāng)拋出速度達(dá)到一定大小，物體就不會(huì)落回地面，而是在引力作用下繞地球旋轉(zhuǎn)，成為繞地球運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星。

那么，速度多大時(shí)，物體將不會(huì)落回地面而成為繞地球旋轉(zhuǎn)的衛(wèi)星呢？

【板書】

二、宇宙速度

下面討論人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的速度。假如地球和人造衛(wèi)星的質(zhì)量分別為M 和m，衛(wèi)星的軌道半徑和線速度分別為r和v，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力可知：

由此解出： v=

對(duì)于近地人造衛(wèi)星，衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)半徑約等于地球半徑R，可求出：v=

將引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2和地球質(zhì)量M=5.89×1024kg及地球半徑R=6.37×106m代入上式，可求得v1=7.9km/s。這就是衛(wèi)星繞地面附近作圓周運(yùn)動(dòng)所需的速度，叫第一宇宙速度，也稱環(huán)繞速度。

【板書】 1.第一宇宙速度(環(huán)繞速度)v1=7.9km/s

請(qǐng)學(xué)生根據(jù)所學(xué)的知識(shí)，推導(dǎo)第一宇宙速度的另一種表達(dá)式：v1=

推導(dǎo)：地面附近重力提供向心力：

即 mg= 所以 v=

將R=6.37×106m, g=9.8m/s2代入，求出第一宇宙速度仍為7.9km/s。

如果人造地球衛(wèi)星進(jìn)入軌道的水平速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，它繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道就不是圓，而是橢圓。當(dāng)物體的速度等于或大于11.2km/s時(shí)，物體就可以掙脫地球引力的束縛，成為繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星。所以，11.2km/s 是衛(wèi)星脫離地球的速度，這個(gè)速度叫作第二宇宙速度，也稱脫離速度。

【板書】 2.第二宇宙速度（脫離速度）v2=11.2km/s

達(dá)到第二宇宙速度的物體還受太陽(yáng)引力的束縛，要想使物體掙脫太陽(yáng)引力的束縛，飛到太陽(yáng)系以外的宇宙空間去，必須使它的速度等于或大于16.7km/s，這個(gè)速度叫作第三宇宙速度，也稱逃逸速度。

【板書】 3.第三宇宙速度（逃逸速度）v3=16.7km/s

人造地球衛(wèi)星的種類很多，有一種特別的衛(wèi)星叫地球同步衛(wèi)星。

【板書】

三、地球同步衛(wèi)星

地球同步衛(wèi)星是指其公轉(zhuǎn)周期和地球自轉(zhuǎn)的周期相等的衛(wèi)星。地球同步衛(wèi)星有幾個(gè)明顯的特點(diǎn)：（演示課件）

【板書】 特點(diǎn)：

周期一定--23小時(shí)56分4秒

方位一定--赤道上空

高度一定--3.6×107m

人造地球衛(wèi)星有廣泛的應(yīng)用。例如，靠人工進(jìn)行資源調(diào)查，速度慢、效率低，調(diào)查和開發(fā)一個(gè)礦藏一般需要十幾年的時(shí)間?，F(xiàn)在利用人造衛(wèi)星進(jìn)行調(diào)查，它一天繞地球轉(zhuǎn)十幾圈，在高空拍下衛(wèi)星照片，回收下來(lái)，可以大面積了解全局，效率大大提高。例如，對(duì)北京以北十六萬(wàn)平方公里地區(qū)的一次衛(wèi)星勘察，就找到七個(gè)成礦預(yù)測(cè)區(qū)。

電視教育是培養(yǎng)人才的一種手段。但是電視靠中繼站轉(zhuǎn)播，每隔50km就要建一個(gè)中繼站，這要耗費(fèi)大量的人力、物力。如果利用衛(wèi)星傳播，象我們這樣幅員遼闊的國(guó)家，只要一顆同步通信衛(wèi)星，邊遠(yuǎn)地區(qū)也可以收看首都的電視節(jié)目。1984年4月我國(guó)發(fā)射的試驗(yàn)通信衛(wèi)星為我國(guó)通信事業(yè)的現(xiàn)代化開拓了極為廣闊的前景。1986年10月我國(guó)開始利用通信衛(wèi)星進(jìn)行電視教育廣播。

下面就請(qǐng)同學(xué)們利用網(wǎng)絡(luò)資源，上網(wǎng)查找有關(guān)人造衛(wèi)星和航天方面的資料，增加對(duì)這方面知識(shí)的了解。并圍繞以下問題進(jìn)行信息檢索：

1.能否發(fā)射一顆相對(duì)靜止在北京上空的通信衛(wèi)星？

2.了解我國(guó)人造地球衛(wèi)星的發(fā)展?fàn)顩r。

3.了解人造衛(wèi)星的種類。

（學(xué)生上網(wǎng)）

● 鞏固練習(xí)

1.一顆在圓形軌道上運(yùn)行的人造地球衛(wèi)星，軌道半徑為r，它的線速度大小為v，問:當(dāng)衛(wèi)星的軌道半徑增大到2r 時(shí)，它的線速度是多大？重力變?yōu)樵瓉?lái)的多少倍？

2.天文臺(tái)測(cè)得一顆衛(wèi)星沿半徑為R的圓形軌道繞某行星轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為T，求衛(wèi)星的向心加速度和行星的質(zhì)量。

● 在線測(cè)試

做網(wǎng)頁(yè)上的試題，并可現(xiàn)場(chǎng)給出分?jǐn)?shù)。

● 作業(yè)

1.復(fù)習(xí)本節(jié)課文及閱讀有關(guān)黑洞的知識(shí)。

2.思考課本練習(xí)二第（4）、（5）、（6）題。

3.練習(xí)二第（1）、（2）、（7）題做在練習(xí)本上。

說 明：

1.本節(jié)教材從萬(wàn)有引力提供向心力為出發(fā)點(diǎn)，講述了人造衛(wèi)星的運(yùn)行原理，推導(dǎo)了第一宇宙速度，了解了三個(gè)宇宙速度的含義。

2.注意引導(dǎo)學(xué)生如何上網(wǎng)查資料，使學(xué)生在掌握本節(jié)內(nèi)容的同時(shí)，學(xué)會(huì)正確利用網(wǎng)絡(luò)資源輔助自己的學(xué)習(xí)，優(yōu)化了教學(xué)過程。

第五篇：物理試題練習(xí)題考試題教案高一物理人造衛(wèi)星宇宙速度5

第五節(jié) 人造衛(wèi)星 宇宙速度

本節(jié)教材分析 本節(jié)教材重點(diǎn)講述了人造地球衛(wèi)星的發(fā)射原理，推導(dǎo)了第一宇宙速度，應(yīng)使學(xué)生確切地理解，第一宇宙速度是衛(wèi)星軌道半徑等于地球半徑時(shí)，即衛(wèi)星在地面附近，環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度，當(dāng)軌道半徑r大地球半徑時(shí)，衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度變小.在實(shí)際教學(xué)時(shí)，學(xué)生常據(jù)課本圖6—4所描述的情況得出離地球表面越高的地方，其運(yùn)行速度越大的錯(cuò)誤結(jié)論，對(duì)此可向?qū)W生說明：衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)，它在各點(diǎn)的速度大小是不同的，在近地點(diǎn)速度最大，以后逐漸就小，在遠(yuǎn)地點(diǎn)速度最小.雖然公式只適用于描述做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，但是由橢圓軌道上衛(wèi)星的運(yùn)行情況，也可以大致印證當(dāng)r變大時(shí)，v變小.教學(xué)目標(biāo)

一、知識(shí)目標(biāo) 1.了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識(shí).

2.知道三個(gè)宇宙速度的含義，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度.

二、能力目標(biāo)

通過用萬(wàn)有引力定律推導(dǎo)第一宇宙速度，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力.

三、德育目標(biāo) 1.通過介紹我國(guó)在衛(wèi)星發(fā)射方面的情況，激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)熱情.2.通過簡(jiǎn)述宇宙的產(chǎn)生過程，使學(xué)生明確宇宙將如何演化下去的問 題需要我們不斷地去探索增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣.

教學(xué)重點(diǎn) 1.第一宇宙速度的推導(dǎo).

2.運(yùn)行速率與軌道半徑之間的關(guān)系.

教學(xué)難點(diǎn) 運(yùn)行速率與軌道半徑之間的關(guān)系.教學(xué)方法 關(guān)于第一宇宙速度和地球同步衛(wèi)星軌道的教學(xué)，采用電教法、推導(dǎo)法、歸納法、講授法等綜合教法進(jìn)行.

教學(xué)用具 投影片、CAI課件（牛頓描繪的人造衛(wèi)星原理圖）、有關(guān)天體的錄像資料.教學(xué)過程

教學(xué)步驟

用投影片出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo).

1.了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識(shí).

2.知道三個(gè)宇宙速度的含義，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度.

一、導(dǎo)入新課

1.問：在高山上用不同的水平初速度拋出一個(gè)物體，不計(jì)空氣阻力，它們的落地點(diǎn)相同嗎？（它們的落地點(diǎn)不同，速度越大，落地點(diǎn)離山腳越遠(yuǎn).因?yàn)樵谕蛔呱缴蠏伋觯鼈冊(cè)诳罩羞\(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同，速度大的水平位移大，所以落地點(diǎn)也較遠(yuǎn).）教師：假設(shè)被拋出物體的速度足夠大，物體的運(yùn)動(dòng)情形又如何呢？ 學(xué)生進(jìn)行猜想.教師總結(jié)，并用多媒體模擬.如果地面上空有一個(gè)相對(duì)于地面靜止的物體，它只受重力的作用，那么它就做自由落體運(yùn)動(dòng)，如果物體在空中具有一定的初速度，且初速度的方向與重力的方向垂直，那么它將做平拋運(yùn)動(dòng)，牛頓曾設(shè)想過：從高山上用不同的水平速度拋出物體，速度一次比一次大，落地點(diǎn)也一次比一次離山腳遠(yuǎn)，如果沒有空氣阻力，當(dāng)速度足夠大時(shí)，物體就永遠(yuǎn)不會(huì)落到地面上來(lái)，它將圍繞地球旋轉(zhuǎn)，成為一顆繞地球運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星，簡(jiǎn)稱人造衛(wèi)星.（牛頓的設(shè)想：物體的速度足夠大時(shí)，物體不再回到地面，成為地球衛(wèi)星．）

人造衛(wèi)星簡(jiǎn)介：①前蘇聯(lián)1957年10月4日發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星，衛(wèi)星重83.6kg中國(guó)1970年4月24日發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星，衛(wèi)星重173kg ②人造衛(wèi)星的分類 a．軌道分類：同步衛(wèi)星、極地衛(wèi)星、任一軌道衛(wèi)星。

b．用途分類：通訊衛(wèi)星、軍事衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星等等。

③．同步衛(wèi)星 a．軌道；一定在赤道上空。

b．必須有一定的高度、周期、線速度、角速度。（為什么？）

2.引入：那么人造衛(wèi)星的軌道半徑和它的運(yùn)動(dòng)速率之間有什么關(guān)系呢？本節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)這個(gè)問題。

二、新課教學(xué)

（一）宇宙速度1.設(shè)一顆人造衛(wèi)星沿圓形軌道繞地球運(yùn)轉(zhuǎn).

①衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的向心力由什么力提供？（由衛(wèi)星所受地球的萬(wàn)有引力來(lái)提供.）②據(jù)上述關(guān)系你能得到什么表達(dá)式？，③所以我們得到

在公式

中，m＇為地球質(zhì)量，G為引力恒量，r為衛(wèi)星軌道半徑.此式為衛(wèi)星繞地球正常運(yùn)轉(zhuǎn)的線速度的表達(dá)式.

2.討論v與r之間的關(guān)系：（由于GM一定，r越小，線速度v越大，反之，r越大，v越小.）由此我們得到：距地面越高的衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)速率越小.那么，是向高軌道發(fā)射困難，還是向低軌道發(fā)射衛(wèi)星困難呢？（向高軌道發(fā)射衛(wèi)星比向低軌道發(fā)射衛(wèi)星要困難，因?yàn)橄蚋哕壍腊l(fā)射衛(wèi)星，火箭要克服地球?qū)λ囊ψ龈嗟墓?）

3.對(duì)于靠近地面運(yùn)行的人造衛(wèi)星，求解它繞地球的速率.①學(xué)生解答. ②在多媒體實(shí)物投影儀上抽查展示解題過程.對(duì)于靠徑R，則

近地面運(yùn)行的人造衛(wèi)星，可以認(rèn)為此時(shí)的r近似等于地球的半又由 ③這

得

就是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速度，叫第一宇宙速度.4.討論： ①第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球的最大速度，為什么？ ②為什么說第一宇宙速度是發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度？

學(xué)生討論后，教師總結(jié)： 第一宇宙速度v=7.9km/s可理解成： 一是發(fā)射衛(wèi)星進(jìn)入最低軌道所必須具有的最小速度.二是衛(wèi)星進(jìn)入軌道正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最大環(huán)繞速度，即所有衛(wèi)星的環(huán)繞速度均小于7.9km/s. 過渡：如果衛(wèi)星進(jìn)入地面附近的軌道速度大于7.9km/s,此時(shí)衛(wèi)星的運(yùn)行軌道又如何呢？

5.教師講解，并用多媒體模擬： ①當(dāng)人造衛(wèi)星進(jìn)入地面附近的軌道速度大于7.9km/s,而小于11.2 km/s,它繞地球運(yùn)動(dòng)的軌跡就不是圓形，而是橢圓.②當(dāng)物體的速度等于或大于11.2km/s時(shí)，衛(wèi)星就會(huì)脫離地球的引力，不再繞地球運(yùn)行，這個(gè)速度叫做第二宇宙速度，也叫脫離速度. ③達(dá)到第二宇宙速度的物體還受到太陽(yáng)的引力，如果使衛(wèi)星的速度等于或者大于16.7km/s,這個(gè)速度叫做第三宇宙速度.

(二）用多媒體放映“航天技術(shù)的發(fā)展和宇宙航行”的錄像資料，使學(xué)生了解我國(guó)在航天技術(shù)上所取得的巨大成就.三、鞏固練習(xí)1.發(fā)射一個(gè)用來(lái)轉(zhuǎn)播電視節(jié)目的同步衛(wèi)星，應(yīng)使它與地面相對(duì)靜止，已知地球半徑為6400km,問此衛(wèi)星應(yīng)發(fā)射到什么高度？

2.宇航員坐在人造衛(wèi)星里，試說明衛(wèi)星在發(fā)射過程中人為什么會(huì)產(chǎn)生超重現(xiàn)象？當(dāng)衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)又為什么會(huì)產(chǎn)生完全失重現(xiàn)象？

四、小結(jié) 通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道了：1.第一宇宙速度（環(huán)繞速度）v1=7.9km/s 2.第二宇宙速度（脫離速度）v2=11.2km/s 3.第三宇宙速度（逃逸速度）v3=16.7km/s

五、作業(yè)

（一）課本P110練習(xí)二的（3），（4），（5），（6），（7）.

（二）思考題：

1.要使人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)行，它進(jìn)入地面附近的軌道速度是

km/s.要使衛(wèi)星脫離地球引力不再繞地球運(yùn)行，必須使它的軌道速度等于或大于

km/s，要使它飛行到太陽(yáng)系以外的地方，它的速度必須等于或大于

km/s. 2.關(guān)于第一宇宙速度，下面說法正確的是 A它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度 B它是近地圓形軌道上人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行速度 C它是使衛(wèi)星進(jìn)入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度 D它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)在近地點(diǎn)的速度

3.在環(huán)繞地球運(yùn)行的宇宙飛船的實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)，下面幾項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中可以正常進(jìn)行的是 A.用天平稱物體的質(zhì)量 B.同彈簧秤稱物體的重力 C.上緊鬧鐘上的發(fā)條 D.用體溫表測(cè)宇航員的體溫

4.某行星的衛(wèi)星，在靠近行星的軌道上飛行，若要計(jì)算行星的密度，需要測(cè)出的物理量是A.行星的半徑 B.衛(wèi)星的半徑 C.衛(wèi)星運(yùn)行的線速度 D.衛(wèi)星運(yùn)行的周期 5.關(guān)于人造地球衛(wèi)星與宇宙飛船的下列說法中，正確的是 A.如果知道人造地球衛(wèi)星的軌道半徑和它的周期，再利用萬(wàn)有引力恒量，就可算出地球質(zhì)量 B.兩顆人造地球衛(wèi)星，只要它們的繞行速率相等，不管它們的質(zhì)量、形狀差別有多大，它們的繞行半徑和繞行周期就一定是相同的

C.原來(lái)在同一軌道上沿同一方向繞行的人造衛(wèi)星一前一后，若要后一衛(wèi)星追上前一衛(wèi)星并發(fā)生碰撞，只要將后者速率增大一些即可

D.一只繞火星飛行的宇宙飛船，宇航員從艙內(nèi)慢慢走出，并離開飛船，飛船因質(zhì)量減小，所受萬(wàn)有引力減小，故飛行速度減小

6.某人造衛(wèi)星距地面的高度為h，地球半徑為R，質(zhì)量為M，地面重力加速度為g，萬(wàn)有引力恒量為G.（1）試分別用h、R、M、G表示衛(wèi)星的周期T、線速度v和角速度ω.（2）試分別用h、R、g表示衛(wèi)星的周期T、線速度v和角速度ω.

7.從地球發(fā)出的光訊號(hào)垂直于地面發(fā)射，訊號(hào)到達(dá)月球表面時(shí)正好能垂直射向水平月面，經(jīng)反射返回地球被吸收，光速為c，光訊號(hào)往復(fù)經(jīng)歷的時(shí)間為t,地球的半徑為R，月球的半徑為r,月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為T，試求地球的質(zhì)量.

變軌道發(fā)射

首先，利用第一級(jí)火箭將衛(wèi)星送到180～200km的高空，然后依靠慣性進(jìn)行圓停泊軌道（A）．

當(dāng)?shù)竭_(dá)赤道上空時(shí)，第二、三級(jí)火箭點(diǎn)火，衛(wèi)星進(jìn)入位于赤道平面內(nèi)的橢圓轉(zhuǎn)移軌道（B），且軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)（D）為35800km．

當(dāng)?shù)竭_(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，衛(wèi)星啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，然后改變方向進(jìn)入同步軌道（C）．

這種發(fā)射有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是對(duì)火箭推力要求較低；二是發(fā)射場(chǎng)的位置不局限在赤道上．