高中物理五、人造卫星 宇宙速度教案1人教版必修2

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1、人造卫星宇宙速度  一、素质教育目标  (一)知识教学点  1.了解人造卫星的有关发射、运行的知识  2.知道三个宇宙速度的含义,会推导第一宇宙速度  (二)能力训练点  培养学生对知识的转化能力  (三)德育渗透点  通过介绍我国航天技术的发展水平,激发他们学习科学知识的热情,培养他们的民族自豪感.  (四)美育渗透点  通过对天体运动轨迹的描绘展示了物理图像的形式美.  二、学法引导  通过教师的讲解和分析,使学生了解人造卫星的运转原理及规律.  三、重点·难点·疑点及解决办法  1.重点  卫星运行的速度、周期、加速度  2.难点  卫星运动

2、的速度和卫星发射速度的区别  3.疑点  同步通讯卫星为什么要定点在赤道正上方的确定轨道上?如何发射同步卫星?  4.解决办法  理解万有引力是人造卫星做圆周运行的向心力,从而求得卫星的运动速度,周期,加速度就是由它离地心距离r惟一因素决定的.  四、课时安排  1课时  五、教具学具准备  自制同步卫星模型  六、师生互动活动设计  1.教师通过讲解、分析、介绍人造卫星的运动规律及相关的航天知识.  2.学生通过讨论,阅读相关的材料扩大知识面,通过例题的分析巩固知识.  七、教学步骤  (一)明确目标  (略)  (二)重点、难点的学习与目标的完

3、成过程  1.卫星运动的速度,周期,加速度.  卫星脱离助推火箭后,获得了一定的速度v,设卫星绕地球做圆周运动,其运行半径为r,根据万有引力等于向心力可得:  G  等式两边都有m,可以约去,说明卫星的速度与其质量无关,我们得到:  (1)  由·r得:  T=(2)  由G=ma得:  a=G(3)  从公式(1)、(2)、(3)式中可以看出,地球卫星的运动情况(速度、周期、加速度)是由r惟一决定的.轨道半径越大,卫星运行速度越小,周期越大,加速度越小;轨道半径越小,运行速度越大,周期越小,加速度越大.当卫星运动的半径等于地球半径为R时,卫星运动

4、速度,周期和速度的大小分别为:v=7.9×m/s,T=5100s,a=9.8m/.  所以所有的人造地球卫星的运行速度v<7.9×m/s,运行周期T>5100s,运行的加速度a<9.8m/.  2.同步通讯卫星  同步通讯卫星从地面上看,它总是某地的正上方,因而它的运动周期和地球自转周期相同;且它的轨道必然要和赤道平面处在同一个平面内(让学生讨论同步卫星为什么要满足这两个条件,并计算出同步卫星距地面的高度h)  同步卫星一般用于通讯,我们平时看电视,实况转播等就是通过卫星实现的,我国已成功地发射了多颗同步卫星,丰富了我国人民的文化生活.  3.卫星

5、的发射速度  最早研究人造卫星问题的是牛顿,他设想了这样一个问题,在地面某处平抛一个物体,物体将沿一条抛物线落回地面,物体初速度越大,飞行距离越远.考虑到地球是圆形的,如果初速度很大,抛出的物体总也落不到地面就成了人造地球卫星了.  从刚才的分析我们知道,要想使物体成为地球的卫星,物体需要一个最小的发射速度,物体以这个速度发射时,能够刚好贴着地面绕地球飞行,此时万有引力F=mg,提供了卫星运动的向心力,即:  mg=m  我们可以求出这个最小速度  v==7.9×m/s  这个速度称为第一宇宙速度  第一宇宙速度是发射一个物体,使其成为地球卫星的最

6、小速度.若以第一宇宙速度发射一个物体,物体将贴着地球表面的轨道上做匀速圆周运动.若发射速度大于第一宇宙速度,物体将在椭圆轨道上离心运动.若物体发射的速度达到或超过11.2km/s时,物体将能够摆脱地球引力的束缚,成为绕太阳运动的行星或飞到其他行星上.11.2km/s称为第二宇宙速度,如果物体的发射速度再大,达到或超过16.7km/s时,物体将能够摆脱太阳引力束缚,飞到太阳系外.16.7km/s称为第三宇宙速度.  (三)总结、扩展  本节课我们学习了卫星发射和运行的一些情况.知道了第一宇宙速度是卫星发射的最小速度,是卫星绕地球运行的最大速度,最后我

7、们还了解了通讯卫星的有关情况.  八、布置作业  1.(2)  2.(4)  3.(7)  九、板书设计五、人造卫星宇宙速度  1.卫星运行的速度、周期、加速度  v=  T=  a=G  2.卫星的发射  (1)第一宇宙速度  mg=m  v==7.9×km/s  (2)第二宇宙速度v=11.2km/s  (3)第三宇宙速度V=16.7km/s  3.同步卫星      十、背景知识与课外阅读万有引力定律的发现  万有引力定律的发现是近代经典物理学发展的必然结果.科学史上普遍认为,这一成果应该归功于伟大的牛顿.但是,其他杰出的科学家如胡克、哈雷等

8、在这一方面也做出了非常重要的贡献.但与牛顿相比,他们的观点和研究方法总是存在着这样或那样的缺陷,最终与跨时代的科学发现失之

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