《人造卫星-宇宙速度》教案.doc

《人造卫星 宇宙速度》教案
一、学始于疑———我思考，我收获
现代人类生活在很多方面都要依赖人造卫星。那么我们是怎样将地球上的设备变成一颗人造卫星的呢？
二、质疑探究 ———质疑解惑，合作探究
★探究点一 　人造卫星的发射和宇宙速度
牛顿在揭示了万有引力定律之后，又描绘了人造卫星的原理：从高山上水平抛出物体，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远。如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星。请你替牛顿算一算，至少需要多大的速度v1物体才能不落回地球，而是像卫星一样绕地球做匀速圆周运动？(已知地球半径R=6400km　、地球质量M=6x1024 kg、G=6.67x10-11 N m2/kg2 g=9.8m/s2 )[]

小结提升：
向高轨道发射卫星，火箭克服地球引力所消耗的能量就更多，所以这个速度是使卫星能环绕地球
运行所需的最小发射速度，称为第一宇宙速度。它也是人造卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动所必须具有的速度，所以也称为“环绕速度”。 v1=7.9 km/s。
拓展:如果此时的发射速度大于v1 ，物体将会做什么运动？
发射速度v
运动情况
v﹤7.9km/s

v=7.9km/s[

7.9km/s ﹤ v ﹤11.2km/s

11.2km/s≤v ﹤16.7km/s

v ≥16. 7km/s

小结：
第二宇宙速度：使卫星挣脱地球的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度，也称为脱离速度，v２=１１.２ km/s。
第三宇宙速度：使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，也称为逃逸速度。V３=１６.７ km/s。
★探究点二 　人造卫星的运行(重点)
１. 人造卫星的运行轨道的特征：人造卫星在绕地球运行时，只受到地球对它的　　　　　　　，人造卫星作圆周运动的向心力由　　　　　　　提供。所以人造卫星的圆形轨道的圆心一定是　　　。

２. a、b、c三颗人造地球卫星，都在圆形轨道上运行，它们的质量相等，轨道半径不同，比较它们的向心加速度an、线速度v、角速度ω 、周期T的大小。如果C的速度增加，能否与同轨道的b相撞。

小结提升：
某卫星m围绕地球M做圆周运动，轨道半径 r
表达式
结果
求线速度v

求角速度ω

求周期为T

求向心加速度a向

由此可得，第一宇宙速度是最大的运行速度。

★探究点三 　地球同步卫星
观看视频后，思考：已知地球的半径R，地球自转的周期T，地球的质量M，引力常量Ｇ，若要发射一颗地球同步卫星，求：
(1)地球同步卫星的离地面高度h
(2)地球同步卫星的线速度大小v

小结：地球同步卫星有以下特点：
①周期、角速度一定，与地球自转周期、角速度 ；
　　②轨道平面在 平面上；
　　③距离地心的距离 ；
　　④环绕速度 ，环绕方向与地球自转方向 ；
　　⑤向心加速度大小 。
三、归纳总结，整合提升

五、我的收获———反思静悟，体验成功