1、名師精編優秀教案年月日高中物理課堂教學教案課 題 教 學 目 6.5 宇宙航行課 型新授課（ 2 課時）知識與技能 1了解人造衛星的有關知識2知道三個宇宙速度的含義，會推導第一宇宙速度過程與方法 通過用萬有引力定律推導第一宇宙速度培養學生運用知識解決問題的能力情感、態度與價值觀1通過介紹我國在衛星發射方面的情況激發學生的愛國熱情標教 學 重 點、難 點2感知人類探索宇宙的夢想促使學生樹立獻身科學的人生價值觀教學重點第一宇宙速度的推導教學難點運行速率與軌道半徑之間的關系教學 方探究、講授、討論、練習法教學教具準備 錄像資料、多媒體課件手段教 學 活 動名師精編優秀教案學 生 活 動（一）引入新課

2、1957 年前蘇聯發射了第一顆人造地球衛星，開創了人類航天時代的新紀元。我 國在 70 年代發射第一顆衛星以來，相繼發射了多顆不同種類的衛星，掌握了衛星回 收技術和“ 一箭多星” 技術，99 年發射了“ 神舟” 號試驗飛船。這節課，我們要學 習有關人造地球衛星的知識。（二）進行新課 1、牛頓的設想（1）牛頓對人造衛星原理的描繪。設想在高山上有一門大炮，水平發射炮彈，初速度越大，水平射程就越大，可以想象當初速度足夠大時，這顆炮彈將不會落到地面，將和月球一樣成為地球的一顆衛星。（2）人造衛星繞地球運行的動力學原因。人造衛星在繞地球運行時，只受到地球對它的萬有引力作用，人造衛星作圓周運動的向心力由萬

3、有引力提供。（3）人造衛星的運行速度。設地球質量為M ，衛星質量為m，軌道半徑為r，由于萬有引力提供向心力，則GMmmv2，r2rvGM，r可見：高軌道上運行的衛星，線速度小。提出問題：角速度和周期與軌道半徑的關系呢？TvGM，rr322r3GM可見：高軌道上運行的衛星，角速度小，周期長。引入：高軌道上運行的衛星速度小，速度，而不是運行速度 2、宇宙速度（1）第一宇宙速度 推導：是否發射也容易呢？這就需要看衛星的發射問題：牛頓實驗中，炮彈至少要以多大的速度發射，才能在地面附近繞地球做勻速圓周運動？地球半徑為6370km 。軌道半徑即為地球半徑。由萬有引力提供向心力：分析：在地面附近繞地球運行，

4、GMmmV2，2 RR得：vGM名師精編優秀教案R又mg G Mm2Rgr 7 . 9 km / s結論：如果發射速度小于 7.9km/s，炮彈將落到地面，而不能成為一顆衛星；發射速度等于 7.9km/s，它將在地面附近作勻速圓周運動；要發射一顆半徑大于地球半徑的人造衛星，發射速度必須大于 7.9km/s。可見，向高軌道發射衛星比向低軌道發射衛星要困難。意義： 第一宇宙速度是人造衛星在地面附近環繞地球作勻速圓周運動所必須具有的速度，所以也稱為環繞速度。（2）第二宇宙速度大小v 211.2 km s。意義：使衛星掙脫地球的束縛，成為繞太陽運行的人造行星的最小發射速度，也稱為脫離速度。注意：發射速

5、度大于 7.9km/s，而小于 11.2km/s，衛星繞地球運動的軌跡為橢圓；等于或大于 11.2km/s 時，衛星就會脫離地球的引力，不再繞地球運行。（3）第三宇宙速度。大小：v 316.7 km s。意義：使衛星掙脫太陽引力束縛的最小發射速度，也稱為逃逸速度。注意：發射速度大于 11.2km/s，而小于 16.7km/s，衛星繞太陽作橢圓運動，成為一顆人造行星。如果發射速度大于等于 太陽系以外的空間。16.7km/s，衛星將掙脫太陽引力的束縛，飛到3、人造衛星的發射速度與運行速度（1）發射速度：發射速度是指衛星在地面附近離開發射裝置的初速度，一旦發射后再無能量補充，要發射一顆人造地球衛星，

6、發射速度不能小于第一宇宙速度。（2）運行速度：運行速度指衛星在進入運行軌道后繞地球做圓周運動的線速度。當衛星“ 貼著”地面飛行時，運行速度等于第一宇宙速度，當衛星的軌道半徑大于地球半徑時，運行速度小于第一宇宙速度。3同步衛星所謂同步衛星，是相對于地面靜止的，和地球具有相同周期的衛星，T=24h，同步衛星必須位于赤道上方距地面高 h 處，并且 h 是一定的。同步衛星也叫通訊衛星。2由 G Mm2 m ( 2 ) 2 ( R h ) 得： h= 3 GMT2 R（T 為地球自轉周期，( R h ) T 47M 、R 分別為地球的質量，半徑）。代入數值得 h= 3 . 6 10 m。例題分析名師精編

7、 優秀教案【例題 1】有兩顆人造衛星，都繞地球做勻速圓周運行，已知它們的軌道半徑之比 r1：r24：1，求這顆衛星的：線速度之比；角速度之比；周期之比；向心加速度之比。2解：由 G Mm2 m v得 v GMr r r所以 v 1 : v 2 1: 2由 G Mmr 2 m 2r 得 GMr 3所以 1 : 2 1:82由 T 得 T 1 : T 2 8:1由 G Mm2 ma 得 a 1 : a 2 1:16r【例題 2】地球半徑為 6400km，在貼近地表附近環繞地球做勻速圓周運動的衛星速度為 7.9 10 3m/s，則周期為多大？估算地球的平均密度。解： T 2 R5087 s 84.8

8、min；v2由 G Mm2 m 42 RR T得：4 MR3 GT 32 5.4 10 3kg m 33思考：能否發射一顆周期為 80min 的人造地球衛星？（三） .夢想成真(展示問題 ) 師：探索宇宙的奧秘，奔向廣闊而遙遠的太空，是人類自古以來的夢想，那么夢想成真了嗎 ?請同學們閱讀教材“ 夢想成真” 部分生： 1957 年 10 月 4 日，世界上第一顆人造地球衛星發射成功1961 年 4 月 12 日，蘇聯空軍少校加加林進入了“ 東方一號” 載人飛船火箭點火起飛繞地球飛行一圈，歷時 108min，然后重返大氣層，安全降落在地面上，鑄就了人類進入太空的豐碑1969 年 7 月 16 日

9、9 時 32 分，“ 阿波羅 11 號” 成功登臨月球，蛾人航天技術迅速發展1992 年，中國載人航天工程正式啟動20XX 年 10 月 15 日 9 時，我國“ 神舟”五號宇宙飛船在酒泉衛星發射中心成功發射，把中國第一位航天員楊利偉送人太空飛船繞地球飛行 14 圈后，于 10 月 16 日 6 時 23 分安全降落在內蒙古主著陸場這次成功發射實現了中華民族千年的飛天夢想，標志著中國成為世界上第三個能夠獨立開展載人航天活動的國家，為進一步的空間科學研究奠定了堅實的基礎伴隨著“ 神舟五號的發射成功，中國已正式啟動“ 嫦娥工程”，開始了宇宙探索的名師精編 優秀教案新征程（四）課堂小結人造地球衛星的

10、動力學原因。宇宙速度。發射速度與運行速度。例題分析【例題 1】有兩顆人造衛星，都繞地球做勻速圓周運行，已知它們的軌道半徑之比 r1：r24：1，求這顆衛星的：線速度之比；角速度之比；周期之比；向心加速度之比。解：由 G Mmr2 m vr 2得 v GMr所以 v 1 : v 2 1: 2由 G Mmr2 m2r 得 GMr 3所以 1 : 2 1:8由 T 2得 T 1 : T 2 8:1由 G Mm2 ma 得 a 1 : a 2 1:16r【例題 2】地球半徑為 6400km，在貼近地表附近環繞地球做勻速圓周運動的衛星速度為 7.9 10 3m/s，則周期為多大？估算地球的平均密度。解： T 2 R5087 s 84.8min；v2由 G Mm2 m 42 RR T得：4 MR3 GT 32 5.4 103kg m33思考：能否發射一顆周期為 80min 的人造地球衛星？名師精編 優秀教案作業教材 78 頁 1、2、3 1、宇宙速度板 書7.9km/s