人造卫星宇宙速度教案

1、 人造卫星 宇宙速度平谷区平谷中学分校 李招娣 教学设计思路：本节重点讲述了人造卫星的发射原理，推导了第一宇宙速度，介绍了三个宇宙速度的含义本节内容是万有引力定律在天体运动中的具体运用，是航天科学技术的理论基础引导学生运用科学的思维方法，探究人造卫星的发射原理，进行知识的正向迁移，顺利、流畅地推导第一宇宙速度，有助于培养学生的发散思维、逻辑思维，发展的分析推理的能力另外，学生通过了解人造卫星、宇宙速度，也将产生对航天科学的热爱，增强民族自信心和自豪感 学习任务分析： 通过对前几节知识的学习，学生对曲线运动的特点、万有引力定律已有一定的了解在此基础上，教师通过设计问题情境，引导学生探究

2、，获得新知识 学习者分析：尽管学生对天体运动的知识储备不足，猜想可能缺乏科学性，语言表达也许欠妥，但只要学习始终参与到学习情境中，激活思维，大胆猜想，敢于表达，学生就能得到发展和提高 教学目标 ： 一、知识与技能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 了解人造卫星的运行原理，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

3、，热爱科学，增强民族自信心和自豪感 教学准备： 多媒体电脑及相关软件 教学过程： 教师活动 教学内容学生活动 引入新课   展示新闻和图片 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 1961 年 4 月 12 日，前苏联成功地发射了第一艘“东方号”载人飞船，尤里 · 加加林成为第一位航天员，揭开了人类进入太空的序幕 1969 年7 月20 日，美国航天员阿姆斯特朗和奥尔德林驾驶“阿波罗11”号飞船，登陆舱降落在月球赤道附近的静海区，首次实现了人类登上月球的理想 人类进入了航天时代这节课我们就来学习人造地球卫星方面的基本

4、知识 看屏幕 听讲解   § 3.4 人造卫星 宇宙速度   进行新课 问：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，物体将做平抛运动，即最终要落回地面但如果射出的速度增大，会发生什么情况呢？ 思考 演示牛顿设想原理图 一、人造地球卫星 由于抛出速度不同，物体的落点也不同当抛出速度达到一定大小，物体就不会落回地面，而是在引力作用下绕地球旋转，成为绕地球运动的人造卫星 那么，速度多大时，物体将不会落回地面而成为绕地球旋转的卫星呢？ 观察、分析 引导学生讨论              

5、;                                 展示课件并讲解 二、宇宙速度 下面讨论人造卫星绕地球运动的速度假如地球和人造卫星的质量分别为 M 和 m，卫星的轨道半径和线速度分别为 r 和 v，根据万有引力提供向心力，可解出 对于近地人造卫星，卫星的运转半径约等于地球半径 R，可求出：将引力常量 G6.67×10-11N·m2/kg2和地球质量 M5.98× 1024kg 及地球半径

6、R6.37× 106m 代入上式，可求得 v1 7.9km/s这就是卫星绕地面附近做圆周运动所需的速度，叫第一宇宙速度，也称环绕速度 【板书】 1. 第一宇宙速度 ( 环绕速度 ) v1 7.9km/s 请学生根据所学知识，推导第一宇宙速度的另一种表达式：推导：地面附近重力提供向心力， 即所以将 R6.37×106m , g 9.8m/s2代入，求出第一宇宙速度仍为 7.9km /s 如果人造地球卫星进入轨道的水平速度大于 7.9km /s，而小于 11.2km /s，它绕地球运动的轨道就不是圆，而是椭圆当物体的速度等于或大于 11.2km /s 时，物体就可以挣脱地球引力

7、的束缚，成为绕太阳运动的人造卫星所以， 11.2km /s 是卫星脱离地球的速度，这个速度叫作第二宇宙速度，也称脱离速度【板书】 2. 第二宇宙速度（脱离速度） v2 11.2km /s 达到第二宇宙速度的物体要受太阳引力的束缚，要使物体挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去，必须使它的速度等于或大于 16.7km /s，这个速度叫作第三宇宙速度，也称逃逸速度 【板书】 3. 第三宇宙速度（逃逸速度） v3 16.7km/s 人造地球卫星的种类很多，有一种特别的卫星叫地球同步卫星 讨论并推导              

8、;                                     观察、思考     说明特点 三、地球同步卫星 地球同步卫星是指其公转周期和地球自转周期相等的卫星地球同步卫星有几个明显的特点：（演示课件） 【板书】 特点： 周期一定23 小时 56 分 4 秒 方位一定赤道上空高度一定3.6× 107m  人造地球卫星有广泛的应用 例如，靠人工进行资源调查，速度慢、

9、效率低，调查和开发一种矿藏一般需要十几年的时间现在利用人造卫星进行调查，它一天绕地球转十几圈，高空拍下的卫星照片，可以大使我们解全局，效率大大提高对北京以北 16 万平方公里地区的一次卫星勘察，就找到七个成矿预测区 电视教育是培养人才的一种手段但是电视靠中继站转播，每隔 50km 就要建一个中继站，这要耗费大量的人力、物力如果利用卫星传播，像我们这样幅员辽阔的国家，只要一颗同步通信卫星，边远地区就可以收看首都的电视节目 1984 年 4 月我国发射的试验通信卫星为我国通信事业的现代化，开拓了极为广阔的前景 1986 年 10 月我国开始利用通信卫星进行电视教育 记忆   下面就请同学

10、们利用网络资源，上网查找有关人造卫星和航天方面的资料，增加对这方面知识的了解并围绕以下问题进行信息检索： 1. 能否发射一颗相对静止在北京上空的通信卫星？ 2. 了解我国人造地球卫星的发展状况 3. 了解人造卫星的种类 （学生上网）   巩固练习 1. 一颗在圆形轨道上运行的人造地球卫星，轨道半径为 r，它的线速度大小为 v，问 : 当卫星的轨道半径增大到 2r 时，它的线速度是多大？重力变为原来的多少倍？ 2. 天文台测得一颗卫星沿半径为 R 的圆形轨道绕某行星转动，周期为 T，求卫星的向心加速度和行星的质量   学习效果评价： 本节课较好地完成了预定的教学目标，学生能应用万有引力定律解决简单的人造卫星和宇宙速度问题此过程激发了学生的学习兴