四川省宜宾市一中高中物理《人造卫星宇宙速度》教学设计 教科版必修2

人造卫星宇宙速度【教学目标】1、知识与技能（1）了解人造卫星的有关知识（2）分析人造卫星的运动规律（3）掌握三个宇宙速度的物理意义，（4）会推导第一宇宙速度；（5）简单了解航天发展史；（6）能用所学知识求解卫星基本问题。

2、过程与方法（1）培养学生观察数据分析数据的能力；（2）培养学生科学推理、探索能力；（3）培养学生在处理实际问题时，如何构建物理模型的能力；（4）学习科学的思维方法培养学生归纳、分析和推导及合理表达能力。

（5）培养学生自学和应用网络资源的能力。

（6）理解科学技术与社会的互动关系，培养学生科学的民主意识。

3、情感态度与价值观介绍世界及我国航天事业的发展现状，激发学习科学，热爱科学的激情，增强民族自信心和自豪感。

【教学重难点】教学重点：（1）卫星运行的动力学特点规律，第一宇宙速度的推导。

教学难点：（1）卫星的运行速度与发射速度的区别；（2）第一宇宙速度是卫星发射的最小速度，是卫星运行的最大速度。

【教学方法】讲授、讨论并辅以多媒体演示及网络环境下的自学等多种形式的教学方法。

体现信息化教学和综合化的思路，有效合理地应用各种教育教学手段，丰富学生的学习方式，优化教学过程。

【教学器材】网络设备及相应的教学软件。

【教学手段】多媒体设备、物理课件【教学过程】一、新课引入教师：（ppt 关于嫦娥奔月，万户，宇宙苍穹的图片）有一个传说凄惨而美丽，有一个假设大胆但无知，有一种追求几代人一直在继续……学生：欣赏图片。

教师：仰望星空，浩瀚的宇宙苍穹给人以无限遐想，千百年来，人类一直向往能插上翅膀飞出地球，去探索宇宙的奥秘，李白的“俱怀逸兴壮思飞，欲上青天揽明月”是怎样的一种豪情？到今天这一梦想实现了吗？学生：实现了。

（激起学生兴趣）教师：世界上第一颗人造卫星的发射，揭开了人类探索宇宙的新篇章。

提问1：（1）世界上第一颗人造卫星是哪一年由哪一国家发射的？（2）我国哪一年发射了自己的人造卫星？（3）迄今我国共发射了多少颗人造卫星？学生：踊跃回答教师：从1970年4月24日东方红一号的成功发射，到2007年10月24日嫦娥一号发射我国发射人造卫星和其他探测器60多个，他们分别在通信，气象，探测，导航等多个领域发挥着重要作用。

4. 人造卫星——宇宙速度-教科版必修2教案一、人造卫星的定义和作用人造卫星是人类发射到地球或其他天体轨道上的机械装置，主要用于科学探测、通信、气象观测、导航定位等领域。

人造卫星的发射和运行需要达到特定的速度和高度条件，通常需要通过火箭运载发射到轨道上。

人造卫星的重要作用有：•科学探测：人造卫星可以探测外层空间的信息、画像、观测和研究宇宙的起源、天体物理、大气层、地球环境等方面的问题。

•通信传输：人造卫星可以提供全球范围内的通讯服务、广播电视信号、多媒体信息、移动通信、卫星导航等服务。

•气象观测：人造卫星可以通过气象遥感技术观测大气层的云层、温度、气压等参数，多普勒气象雷达技术，提高天气预报的准确率。

•导航定位：人造卫星还可以提供精准的卫星导航、地理信息服务，促进国际贸易、交通运输的发展。

二、人造卫星发射需要达到的速度人造卫星进入轨道需要两个速度阶段：离地速度和宇宙速度。

离地速度是指火箭飞行器从地面起飞到地球周围输送燃料的过程，也就是所谓的“脱离地心引力”阶段。

离地速度大小取决于火箭的起飞方式和质量大小，一般约为11km/s。

宇宙速度则是人造卫星在轨道上一直维持的速度，它是指在地球引力场的影响下，在轨道高度上一定距离上保持的最小速度。

宇宙速度的大小取决于人造卫星所处的轨道高度，一般在地球距离太阳平均距离的1/3公里每秒左右，大约为7.9km/s。

三、人造卫星轨道种类和运行方式人造卫星的轨道种类主要包括地球同步轨道、中地轨道、远地点轨道和低轨道。

•地球同步轨道（GEO）：在地球赤道上高度为3.5787万公里处，人造卫星绕地球旋转一周的时间恰好为24小时，与地球自转周期同步，能够与地球赤道上的某一点始终保持相同的位置，以实现卫星上的广播、电话、电视等通信和气象、环境监测等功能。

•中地轨道（MEO）：高度在2000-36000公里之间，主要用于卫星导航、车联网和移动通信等领域。

•远地点轨道（HBO）：高度在36000-400000公里间，适用于科学探测、通讯、观测和卫星导航等领域。

第4节人造卫星宇宙速度教师活动教学内容学生活动引入新课§ 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 G＝6.67×10-11N·m2/kg2和地球质量 M＝5.98× 1024kg 及地球半径 R＝6.37× 106m 代入上式，可求得 v1讨论并推导展示课件并讲解＝ 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 R＝6.37×106m , 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．观察、思考学习效果评价：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趣．但是本节也反映出学生的数学推理能力较差，建立物理模型解决实际问题的意识较弱．教学反思：本节课的教学活动，始终以学生为主体，精心设计学习活动，创设教学情境，调动学生积极性，及时启发、诱导、点拨，促进学生大胆猜想，独立思维，探索研究，经历、体验与牛顿研究人造卫星发射原理相似的“再发现”过程．高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

人造卫星宇宙速度
【教学目标】
1．认识人造卫星的有关知识及运动规律。

2．理解人造卫星的发射原理及宇宙速度的推导。

3．结合圆周运动知识求解天体运动的相关物理量。

【教学重点】
1．认识人造卫星的有关知识及运动规律。

2．结合圆周运动知识求解天体运动的相关物理量。

【教学难点】
会理解人造卫星的发射原理及宇宙速度的推导。

【教学过程】
一、情境导入
地球是人类的摇篮，但人类不可能永远被束缚在摇篮里。

你知道是谁率先提出了制造并发射人造地球卫星的设想吗？
二、新知学习
（一）从幻想到现实——人造卫星
1．卫星是一些自然的或人工的在太空中绕行星运动的物体。

2．人造卫星用于通信、导航、侦察、收集气象数据和其他许多领域内的科学研究。

（二）宇宙速度
1．第一宇宙速度：使卫星能环绕地球运行所需的最小发射速度，其大小为v1＝7.9 km/s，又称环绕速度。

2．第二宇宙速度：使人造卫星脱离地球的引力束缚，不再绕地球运行，从地球表面发射所需的最小速度，其大小为v2＝km/s，又称脱离速度。

3．第三宇宙速度：使物体脱离太阳的束缚而飞离太阳系，从地球表面发射所需的最小速度，其大小为v3＝km/s，也叫逃逸速度。

【想一想】
如果要发射一个火星探测器，试问这个探测器将大体以多大的速度从地球上发射？
提示：火星探测器绕火星运动，脱离了地球的束缚，但没有挣脱太阳的束缚，因此它的发射速度应在第二宇宙速度和第三宇宙速度之间，即11.2 km/s<v<16.7 km/s。

第4节人造卫星__宇宙速度1．第一宇宙速度为7.9 km/s，其意义为最小发射速度或最大环绕速度.2．第二宇宙速度为11.2 km/s，其意义表示物体脱离地球的束缚所需要的最小发射速度。

3．第三宇宙速度为16。

7 km/s，其意义为物体脱离太阳引力的束缚所需的最小发射速度。

4．同步卫星的线速度、角速度、周期、轨道、向心加速度均是一定的。

一、人造卫星1．卫星：一些自然的或人工的在太空绕行星运动的物体。

2．原理:一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，向心力由地球对它的万有引力提供，即G MEmr＝m错误!，则卫星在轨道上运行的线速度v＝错误!。

二、宇宙速度1．第一宇宙速度使卫星能环绕地球运行所需的最小发射速度,其大小为v1＝7。

9_km/s,又称环绕速度。

2．第二宇宙速度使人造卫星脱离地球的引力束缚，不再绕地球运行，从地球表面发射所需的最小速度,其大小为v2＝11。

2_km/s，又称脱离速度。

3．第三宇宙速度使物体脱离太阳的束缚而飞离太阳系，从地球表面发射所需的最小速度，其大小为v3＝16。

7_km/s，也叫逃逸速度.1．自主思考-—判一判（1)在地面上发射人造卫星的最小速度是7.9 km/s。

（√）（2)绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s。

（×）(3)无论从哪个星球上发射卫星,发射速度都要大于7。

9 km/s。

（×）（4)当发射速度v>7.9 km/s时，卫星将脱离地球的吸引，不再绕地球运动。

（×)(5）如果在地面发射卫星的速度大于11。

2 km/s，卫星会永远离开地球。

（√）(6）要发射一颗人造月球卫星，在地面的发射速度应大于16.7 km/s。

(×)2．合作探究——议一议（1)人造卫星能够绕地球转动而不落回地面，是否是由于卫星不再受到地球引力的作用?图3。

4。

1提示：不是,卫星仍然受到地球引力的作用,但地球引力全部用来提供向心力。

教学过程：活动探究之二：推导第一宇宙速度。

引导学生用物理模型的方法，调动已有的知识储备处理问题。

通过先定性、后定量的办法，让学生的认知逐步提升。

提问：在地面上，至少要用多大的速度将物体抛出，它就不会再落回到地面上，而成为一颗卫星呢？两种方法：RmvRGMm22=→RGMv=Rmvmg2=→gRv=提问：这两组同学的结论有什么联系？提问：已知地球半径6400km,地球表面重力加速度是9.8m。

估算第一宇宙速度的大小.第一宇宙速度：7.9km是成为地球卫星的最小发射速度。

提问：如果想发射一个高轨道的人造地球卫星，需要的发射速度是更大还是更小？学生思考完成学案中的问题学生交流汇报学生思考交流，根据已有知识进行说明学生完成学案展示课件学案导学板图板书板书环节教学意图教师活动学生活动媒体环节活动探究活动探究之二：提问：更高轨道上环绕的地球卫星，线速度比它（7.9km）大还是比它小呢？问题和问题所得的结论矛盾吗？区别发射速度和环绕速度。

学生思想碰撞，讨论交流，分析展示课件学案活动探究之三：人造地球卫星的运动。

由简单到复杂，层层递进，提高学生的推理思维能力，联系实际，使物理知识的意义建构更加优想一想：如果卫星的速度大于第一宇宙速度，卫星将怎样运动呢？当7.9km <<11.2km时观看课件，结合圆周运动所学知识思考展示课件化。

当 >11.2km时第二宇宙速度11.2km第三宇宙速度16.7km提问：判断发射速度的范围、我国嫦娥二号卫星的发射速度范围。

、年，我国与俄罗斯联合开展火星探测项目，任务是发射我国的“萤火一号”探测器登陆火星。

请判断“萤火一号”的发射速度范围。

问题引领，加深学生对卫星运动模型的理解，学会用运动模型分析运动物体各物理量之间的关系。

区分发射速度和环绕速度，呈清模糊认识。

提问：两颗人造地球卫星，都在圆形轨道上运行，它们的轨道半径不同。

比较它们的向心加速度向、线速度、角速度ω、周期。

人造卫星宇宙速度【教材分析】本节是教科版《必修2》万有引力定律一章的最后一节，是引导万有引力定律的综合应用，是学生利用所学知识解决实际问题的内容．新教材增加了人造地球卫星从提出设想到成功发射的历程，并且揭示了人造地球卫星在通信、导航、收集气象数据和其他许多领域内的应用，加强了学生生活与现代社会及科技发展的联系，使学生更加关注物理学的技术应用所带来的社会问题，更加关注科学技术的现状及发展趋势可以增强学生的求知欲，发展科学探索的兴趣，学习科学探究的方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯，体现了新课标的总体目标要求．了解人造卫星的有关知识；知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度．新课程标准要求：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；通过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．【学情分析】学生应该知道什么是环绕速度，会通过公式计算人造卫星的环绕速度，知道为什么人造卫星不会从天上掉下来，分析卫星的运行规律．学生还应该知道什么是第二宇宙速度和第三宇宙速度，卫星达到第二宇宙速度和第三宇宙速度时将会怎样运动．【教学目标】通过本节课的学习探究，你应该：1.通过课内交流、小组讨论、教师点评，理解掌握人造卫星的线速度、角速度、周期及向心加速度与轨道半径的关系。

2.通过小组讨论、计算，知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。

3.了解人造卫星的相关知识及我国卫星发射的情况，激发学生的爱国热情。

【教学准备】视频、动画、网上资源、多媒体技术．【教学重点难点】第一宇宙速度的推导、运行速率与轨道半径之间的关系．【教学方式】讲授、讨论．【教学过程】【活动一】知道人造卫星、推导人造卫星v、ω、a、T和半径的关系【活动二】宇宙速度阅读教师点评宇宙速度了解第二宇宙速度和第三宇宙速度的意义。

教师提问：当卫星的运行速度大于第一宇宙速度时，卫星又会怎样运动呢？导学生得出第二、第三宇宙速度的含义．培养阅读概括能力。

第4节人造卫星宇宙速度本节教材分析（1）三维目标一、知识与技能1．了解人造卫星的有关知识．2．知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度．3．理解卫星的运行速度与轨道半径的关系．4．了解地球同步卫星的规律．二、过程与方法1．运用万有引力定律推导第一宇宙速度，培养学生运用知识解决问题的能力．2．通过对人造卫星的加速度、速度、角速度、周期与轨道半径关系的讨论，进一步理解卫星运行的有关规律．三、情感、态度与价值观1．通过介绍我国在卫星发射方面的情况，激发学生的爱国热情．2．感知人类探索宇宙的梦想，促使学生树立献身科学的人生观价值观．（2）教学重点1．第一宇宙速度的推导．2．运行速率与轨道半径之间的关系（3）教学难点沿椭圆轨道运行的卫星按照圆周运动处理，卫星的最大环绕速度是最小发射速度．（4）教学建议本节课要求学生会计算人造卫星的环绕速度，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度．本节是第四节，万有引力定律、圆周运动、天体运动都已经讲过，从知识上讲学生运用牛顿第二定律直接推导出卫星的速度并不是一件困难的事情．实际上学生遇到卫星问题时总是感到困难和无从下手．究其根源是因为学生对地球、卫星的空间关系不清楚，学生无法从自己站立的一个小小的角落体会巨大空间中发生的事情．因此，用各种视频、课件和图片帮助学生建立空间的概念是十分必要的，有了空间的图景，对问题的认识和思考就有了依托．所以，本节课我使用了大量的图片和视频来模拟、展示，让学生有比较深刻的感性认识．本节课是万有引力定律的应用，教材的重点是卫星速度的推导过程和三个宇宙速度．如果卫星环绕地球的轨道是圆周，万有引力提供向心力，直接应用牛顿第二定律即可解决．大多数卫星围绕地球运动的轨道是椭圆，将椭圆轨道近似按照圆轨道处理．这里学生会存疑，所以后面设计了一个神舟五号的问题，使学生感受这种近似是可信的．三个宇宙速度指的是发射速度，让学生感受牛顿的猜想，思考牛顿所说的速度很大指的是哪个速度．观看发射过程，找出牛顿说的那个速度在哪个位置．同步卫星学生是知道的，但是对于“同步”的含义及如何使卫星与地球同步是学生所不熟悉的，通过观察视频模拟同步卫星，让学生体会和建立起同步卫星与地球的空间位置．新课导入设计导入一导入二过程1．设计问题情境，复习知识，应用万有引力定律解决问题①观看视频资料“土星的光环”②教师提问：“试用力学方法判定土星的光环究竟是土星物质的外延还是绕土星的卫星带？”这个问题由学生讨论，分别请学生提出自己的方案并加以解释：如果是连续物，则这些物体做匀速圆周运动的线速度与半径成正比，如果是卫星，则这些物体做匀速圆周运动的线速度与半径的平方根成反比．③教师给出结论：通过观察，发现光环是土星的卫星带．设计意图：通过这一环节，学生利用已有知识解决教师设定的问题，即复习了万有引力定律，新课打好知识基础，又激发起学生学习知识、解决问题的欲望．高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

人造卫星 宇宙速度教学设计课前预习：1．第一宇宙速度是指卫星在__________绕地球做匀速圆周运动的速度，也是绕地球做匀速圆周运动的____________速度．第一宇宙速度也是将卫星发射出去使其绕地球做圆周 运动所需要的________发射速度，其大小为________．2．第二宇宙速度是指人造卫星不再绕地球运行，从地球表面发射所需的最小速度，其大小为________．3．第三宇宙速度是指使发射出去的卫星挣脱太阳________的束缚，飞到________外所需要的最小发射速度，其大小为______．4．人造地球卫星绕地球做圆周运动，其所受地球对它的______提供它做圆周运动的向心力，那么有：G Mmr 2＝________＝____________＝__________，由此可得v ＝_____________，ω＝____________，T ＝____________.5．人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其环绕速度可以是以下的哪些数据( ) A ．一定等于7.9 km/s B ．等于或小于7.9 km/s C ．一定大于7.9 km/s D ．介于7.9 km/s ～11.2 km/s6．关于第一宇宙速度，以下表达正确的选项是( ) A ．它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 B ．它是近地圆轨道上人造卫星运行的速度 C ．它是使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度 D ．它是人造卫星发射时的最大速度7．假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增加到原来的2倍，且仍做圆周运动， 那么以下说法正确的选项是( )①根据公式v ＝ωr 可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍 ②根据公式F ＝mv 2r可知卫星所需的向心力将减小到原来的12 ③根据公式F ＝GMmr 2，可知地球提供的向心力将减小到原来的14 ④根据上述②和③给出的公式，可知卫星运行的线速度将减小到原来的22A ．①③B ．②③C ．②④D ．③④课堂探究：〔学生看书，讨论，做题，总结〕 知识点一 第一宇宙速度 1．以下表述正确的选项是( ) A ．第一宇宙速度又叫环绕速度 B ．第一宇宙速度又叫脱离速度 C ．第一宇宙速度跟地球的质量无关 D ．第一宇宙速度跟地球的半径无关2．恒星演化发展到一定阶段，可能成为恒星世界的“侏儒〞——中子星．中子星的半径较小，一般在7～20 km ，但它的密度大得惊人．假设某中子星的半径为10 km ，密度为 1.2×1017kg/m 3，那么该中子星上的第一宇宙速度约为( ) A ．7.9 km/sB ．16.7 km/sC ．2.9×104 km/sD ．5.8×104km/s知识点二 人造地球卫星的运行规律3．人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为R ，线速度为v ，周期为T ，假设使该卫星的周期变为2T ，可行的办法是( ) A ．R 不变，线速度变为v2B ．v 不变，使轨道半径变为2RC ．轨道半径变为34R D ．v 不变，使轨道半径变为R24．在圆轨道上运动的质量为m 的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径R ，地面上的重力加速度为g，求：(1)卫星运动的线速度；(2)卫星运动的周期．知识点三地球同步卫星5．关于地球同步卫星，以下说法正确的选项是( )A．它的周期与地球自转周期相同B．它的周期、高度、速度大小都是一定的C．我国发射的同步通讯卫星可以定点在北京上空D．我国发射的同步通讯卫星必须定点在赤道上空6．据报道，我国的数据中继卫星“天链一号01星〞于2008年4月25日在西昌卫星发射中心发射升空，经过4次变轨控制后，于5月1日成功定点在东经77°赤道上空的同步轨道．关于成功定点后的“天链一号01星〞，以下说法正确的选项是( )A．运行速度大于7.9 km/sB．离地面高度一定，相对地面静止C．绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大D．向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等[方法技巧练]卫星变轨问题的分析方法7．发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后点火，使其沿椭圆轨道2 运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图1所示，那么当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的选项是( )图1A．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B．卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度C．卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度D．卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度8．宇宙飞船在轨道上运行，由于地面指挥人员发现某一火箭残体的轨道与飞船轨道有一交点，通知宇航员某一时间飞船有可能与火箭残体相遇．宇航员随即开动飞船上的发动机使飞船加速，脱离原轨道，关于飞船的运动，以下说法正确的选项是( ) A．飞船高度降低B．飞船高度升高C．飞船周期变小D．飞船的向心加速度变大课后巩固练习：1．在正绕地球运行的人造卫星系统内，以下仪器还可以使用的有( )A．天平B．弹簧测力计C．密度计D．气压计2．可以发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道( )A．与地球表面上某一纬度线(非赤道)是共面同心圆B．与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆C．与地球表面上的赤道线是共面同心圆，且卫星相对地球表面是静止的D．与地球表面上的赤道线是共面同心圆，但卫星相对于地球表面是运动的3．探测器绕月球做匀速圆周运动，变轨后在周期较小的轨道上仍做匀速圆周运动，那么变轨后与变轨前相比( )A．轨道半径变小B．向心加速度变小C．线速度变小D．角速度变小4．假设地球的质量不变，而地球的半径增大到原来半径的2倍，那么从地球发射人造卫星的第一宇宙速度的大小应为原来的( )A.2倍B．1/2倍C．1/2倍D．2倍5.图21970年4月24日，我国自行设计、制造的第一颗人造卫星“东方红一号〞发射成功，开创了我国航天事业的新纪元．“东方红一号〞的运行轨道为椭圆轨道，如图2所示，其近地点M和远地点N的高度分别为439 km和2 384 km，那么( )A．卫星在M点的速度小于N点的速度B．卫星在M点的角速度大于N点的角速度C．卫星在M点的加速度大于N点的加速度D．卫星在N点的速度大于7.9 km/s6．如图3所示，图3a、b、c是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造卫星．a、b质量相同，且小于c 的质量，以下判断正确的选项是( )A．b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度B．b、c的周期相等，且大于a的周期C．b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度D．b所需的向心力最小7．由于通信和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步轨道卫星，这些卫星的( )A．质量可以不同B．轨道半径可以不同C．轨道平面可以不同D．速率可以不同8．地球和木星绕太阳运行的轨道都可以看作是圆形的．木星的轨道半径约为地球轨道半径的5.2倍，那么木星与地球绕太阳运行的线速度之比约为( )A．0.19 B．0.44 C．2.3 D．5.29．2009年2月11日，俄罗斯的“宇宙—2251〞卫星和美国的“铱—33〞卫星在西伯利亚上空约805 km处发生碰撞，这是历史上首次发生的完整在轨卫星碰撞事件．碰撞过程中产生的大量碎片可能会影响太空环境．假定有甲、乙两块碎片绕地球运动的轨道都是圆，甲的运行速率比乙的大，那么以下说法中正确的选项是( )A．甲的运行周期一定比乙的长B．甲距地面的高度一定比乙的高C．甲的向心力一定比乙的小D．甲的加速度一定比乙的大图410．2009年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的一点，如图4所示．关于航天飞机的运动，以下说法中正确的有( )A．在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度B．在轨道Ⅱ上经过A的速度小于在轨道Ⅰ上经过A的速度C．在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期D．在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度题12345678910 号答案11.1990年3月，中国紫金山天文台将1965年9月20日发现的第753号小行星命名为吴健雄星，其直径为32 km.如果该小行星的密度和地球相同，求该小行星的第一宇宙速度．(地球半径R0＝6 400 km，地球的第一宇宙速度v0取8 km/s.)图512．如图5所示，A是地球的同步卫星．另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为h.地球半径为R，地球自转角速度为ω0，地球表面的重力加速度为g，O 为地球中心．(1)求卫星B的运行周期．(2)如卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近(O、B、A在同一直线上)，那么至少经过多长时间，他们再一次相距最近？人造卫星 宇宙速度课前预习练1．近地轨道 最大环绕 最小 7.9 km/s 2．11.2 km/s3．引力 太阳系 16.7 km/s4．引力 m v 2r mω2r m (2πT)2rGMr GM r 32πr 3GM5．B6．BC [第一宇宙速度是指卫星围绕天体表面做匀速圆周运动的线速度，满足关系GMm R 2＝m v 2R ，即v ＝GMR，由该式知，它是最大的环绕速度；卫星发射得越高，需要的发射速度越大，故第一宇宙速度等于最小发射速度的数值，因此B 、C 正确．]7．D [人造卫星绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供，由F＝G Mm r 2知轨道半径增大到原来的2倍，卫星所需的向心力将变为原来的14，②错误，③正确；由G Mm r 2＝m v 2r得v ＝GM r ，知r 增加到原来的2倍时，速度变为原来的22，①错误，④正确，应选D.]课堂探究练1．A [第一宇宙速度又叫环绕速度，A 对，B 错．根据G Mm R 2＝m v 2R可知环绕速度与地球的质量和半径有关，C 、D 错．]2．D [中子星上的第一宇宙速度即为它表面处的卫星的环绕速度，此时卫星的轨道半径近似地认为是该中子星的半径，且中子星对卫星的万有引力充当向心力，由G Mm r 2＝m v 2r ，得v ＝GMr，又M ＝ρV ＝ρ4πr33，得v ＝r4πGρ3＝1×104×4×3.14×6.67×10－11×1.2×10173m/s ＝5.8×107m/s.]点评 第一宇宙速度是卫星紧贴星球表面运行时的环绕速度，由卫星所受万有引力充当向心力即G Mm r 2＝m v 2r便可求得v ＝GMr. 3．C [由GMm R 2＝mR 4π2T2得，T ＝4π2R3GM＝2πR 3GM ，因为T ′＝2T ＝2πR ′3GM，解得R ′＝34R ，应选C.]4．(1)gR2(2)4π2Rg解析 (1)人造地球卫星受到的地球对它的引力提供向心力，那么GMm 2R 2＝mv 22R在地面，物体所受重力等于万有引力，GMmR 2＝mg 两式联立解得v ＝gR2.(2)T ＝2πr v＝2π·2R gR2＝4π2R g.5．ABD6．BC [由题意知，定点后的“天链一号01星〞是同步卫星，即T ＝24 h ．由GMm r 2＝mv 2r＝mω2r ＝m4π2T 2r ＝ma ，得：v ＝GMr ，运行速度应小于第一宇宙速度，A 错误．r ＝3GMT 24π2，由于T 一定，故r 一定，所以离地高度一定，B 正确．由ω＝2πT，T 同<T 月，ω同>ω月，C正确．a ＝rω2＝r (2πT)2.赤道上物体的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，故赤道上物体的向心加速度小于同步卫星的向心加速度，D 错误．]7．BD [此题主要考查人造地球卫星的运动，尤其是考查了地球同步卫星的发射过程，对考生理解物理模型有很高的要求．由G Mm r 2＝m v 2r得，v ＝GM r .因为r 3>r 1，所以v 3<v 1.由G Mm r 2＝mω2r 得，ω＝GMr 3.因为r 3>r 1，所以ω3<ω1.卫星在轨道1上经Q 点时的加速度为地球引力产生的加速度，而在轨道2上经过Q 点时，也只有地球引力产生加速度，故应相等．同理，卫星在轨道2上经P 点时的加速度等于它在轨道3上经过P 点时的加速度．]8．B [当宇宙飞船加速时，它所需向心力增大，因此飞船做离心运动，轨道半径增大，由此知A 错误，B 正确；由式子T ＝2πr 3GM 可知，r 增大，T 增大，故C 错误；由于a ＝GM r2，r 增大，a 变小，D 错误．]课后巩固练1．B [绕地球飞行的人造卫星及其内所有物体均处于完全失重状态，故在卫星内部，一切由重力引起的物理现象不再发生或由重力平衡原理制成的仪器不能再使用．故天平、密度计、气压计不能再用，而弹簧测力计的原理是胡克定律，它可以正常使用，B 项正确．]2．CD [发射人造地球卫星，必须使卫星受到的地球对它的万有引力提供向心力，所以不可能与地球表面上某一纬线(非赤道)是共面同心圆，因为此时卫星受的万有引力与轨道半径有一非零度的夹角，所以A 错．由于地球自转与卫星轨道面重合的经线不断变化，所以B 错．C 项是可以的，D 项也是可以的，只是卫星不再是地球同步卫星．]3．A [由G Mm r 2＝m 4π2rT 2知T ＝2πr 3GM，变轨后T 减小，那么r 减小，应选项A 正确；由G Mm r 2＝ma ，知r 减小，a 变大，应选项B 错误；由G Mm r 2＝m v 2r知v ＝GMr，r 减小，v 变大，应选项C 错误；由ω＝2πT知T 减小，ω变大，应选项D 错误．]4．B [因第一宇宙速度即为地球的近地卫星的线速度，此时卫星的轨道半径近似的认为是地球的半径，且地球对卫星的万有引力充当向心力．故公式G Mm R 2＝mv 2R 成立，解得v ＝GM R ，因此，当M 不变，R 增加为2R 时，v 减小为原来的12倍，即选项B 正确．] 5．BC [根据GMm r 2＝ma ＝m v 2r ，得在M 点速度大于在N 点速度，A 错误，C 正确；根据GMm r2＝mω2r 得ω＝GMr 3，知B 正确；7.9 km/s 是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度，故D 错误．]6．BD [由v ＝GM r 可知：v a >v b ＝v c ，所以A 错．由G Mm r 2＝mr (2πT)2可知半径r 越大，周期越长，B 正确．由a ＝G M r 2可知C 错．由F ＝m v 2r可知：b 所需的向心力最小，D 正确．]7．A [同步卫星运行时，万有引力提供向心力，GMm r 2＝m 4π2T 2r ＝m v 2r ，故有r 3T 2＝GM4π2，v＝GMr，由于同步卫星的运行周期与地球自转周期相同，故同步卫星的轨道半径大小是确定的，速度v 也是确定的，同步卫星的质量可以不同．要想使卫星与地球自转同步，轨道平面一定是赤道平面．故只有选项A 正确．]8．B [由万有引力定律和圆周运动知识G Mm r 2＝m v 2r，可得v ＝GMr，所以木星与地球绕太阳运动的线速度之比v 1v 2＝r 2r 1＝0.44，B 正确．] 9．D [甲的速率大，由v ＝GMr可知，甲碎片的轨道半径小，故B 错；由公式T ＝2πr 3GM可知甲的周期小，故A 错；由于未知两碎片的质量，无法判断向心力的大小，故C 错；碎片的加速度是指万有引力加速度，由GMm r 2＝ma 得GMr2＝a ，可知甲的加速度比乙的大，故D 对．]10．ABC [根据开普勒第二定律，近地点的速度大于远地点的速度，A 正确．由Ⅰ轨道变到Ⅱ轨道要减速，所以B 正确．根据开普勒第三定律，r 3T2＝k ，r Ⅱ<r Ⅰ，所以T Ⅱ<T Ⅰ，C 正确．根据G Mm r 2＝ma 得：a ＝GM r2，故在轨道Ⅰ和Ⅱ上经过A 点时的加速度相等，D 错误．]11．20 m/s解析 由万有引力充当向心力，得对小行星：GM 1m 1R 21＝m 1v 21R 1①ρ1＝M 143πR 31②对地球：GM 2m 2R 22＝m 2v 22R 2③ρ2＝M 243πR 32④由①/③得M 1R 1·R 2M 2＝v 21v 22⑤而②/④可得M 1∶M 2＝R 31∶R 32⑥同理⑤/⑥得v 1∶v 2＝R 1∶R 2因R 2＝R 0＝6 400 km ，v 2＝v 0＝8 km/s ，R 1＝16 km.所以v 1＝R 1R 2·v 2＝166 400×8 000 m/s＝20 m/s.12．(1)2πR ＋h3gR 2(2)2πgR 2R ＋h3－ω0解析 (1)由万有引力定律和向心力公式得GMm R ＋h2＝m4π2T 2B(R ＋h ) ①又在地球表面有GMm 0R 2＝m 0g ②联立①②解得T B ＝2πR ＋h 3gR 2. (2)依题意有(ωB －ω0)t ＝2π ③ 又ωB ＝2πT B＝gR 2R ＋h3④联立③④解得t ＝2πgR 2R ＋h3－ω0.。

《人造卫星宇宙速度》一．设计思想在以往的关于人造卫星的教学中，由于不少新名词的介绍方法比较刻板，条框化，数据化，同时缺乏直观性，常常给学生一种这些知识离自己很遥远的感觉。

在看到一些数据时毫无亲切感，只能死记硬背。

而近年来，我国航天事业取得了一系列的高速的发展。

航天离我们越来越近。

因此在设计这堂课时，教师充分利用多媒体的直观性，从生活入手，从身边入手引发学生兴趣并使之成为课堂的参与者。

使得学生觉得在学习就在自己身边发生的很实际的一些有用的物理知识，从而提高学习的有效性。

二．教学目标（一）知识与技能1．了解人造卫星的发射原理2．知道宇宙第一、第二、第三速度会计算卫星的环绕速度与运行周期（二）过程与方法1．了解并体会科学研究方法对人们认识自然的重要作用2．通过对万有引力定律在人造卫星上的重要作用,体会科学定律和科学探究的意义（三）情感态度与价值观1．培养学生对科学的好奇心和学习物理知识的求知欲,2．了解我国航天事业的发展,进行爱国主义教育.三、教学重难点1.教学重点:培养学生对万有引力定律的应用能力2.教学难点:人造卫星的运行速度和周期的计算四、教学设计流程图五、教学过程:引入新课：1.看系列图片：（各种卫星拍摄的图片）伊朗核设施、天安门、曼哈顿、月表图片（嫦娥一号发回的）、在月球南极拍摄的“地落”照片、动态气象云图（视频：中央气象预报的气象云图）。

[问]以上图片和动态云图是在什么位置借用什么设备拍摄的？[答]是借用卫星拍摄的。

[展示GPS实物]提问GPS的工作原理是什么呢？[视频]GPS的一段广告片[问]你认为里面的关键词是什么？[答]三颗卫星、全球定位[播放] 《东方红》乐曲录音并提问学生：这首乐曲的名字？[讲述]这首乐曲曾在20世纪七十年代响遍大江南北，响彻宇宙太空，有谁知道它发自何处？[图片]东方红一号卫星[视频]东方红一号卫星的发射[问]第一颗人造卫星是哪国何时发射的？[答]苏联“斯普特尼克”（sputnik）（俄文中：旅伴。

第4节人造卫星宇宙速度根据
教学流程图：
学习效果评价：
（略．根据实际情况设计，注意可操作性）
教学反思：
1．卫星问题涉及到发射、变轨和环绕三个环节．课标要求重点在环绕部分，对发射只要求了解三个宇宙速度．随着“神舟五号”、“神舟六号”和“嫦娥一号”发射过程的全方位报导，学生对卫星的了解已经很丰富了．尤其对点火升空、椭圆轨道、变轨等印象深刻．在教学设计中我试着帮助学生把头脑中已有的知识串联起来形成一个较为完整的知识结构．
2．对于知识掌握较好的学生，我认为教师的处理应该灵活一些．比如变轨问题，实际是牛顿定律的应用．。

人造卫星宇宙速度本节教材分析本节教材重点讲述了人造地球卫星的发射原理，推导了第一宇宙速度，应使学生确切地理解，第一宇宙速度是卫星轨道半径等于地球半径时，即卫星在地面附近，环绕地球做匀速圆周运动的速度，当轨道半径r大地球半径时，卫星绕地球做匀速圆周运动的速度变小.在实际教学时，学生常据课本图6—4所描述的情况得出离地球表面越高的地方，其运行速度越大的错误结论，对此可向学生说明：卫星在椭圆轨道上运行时，它在各点的速度大小是不同的，在近地点速度最大，以后逐渐就小，在远地点速度最小.虽然公式只适用于描述做匀速圆周运动的卫星，但是由椭圆轨道上卫星的运行情况，也可以大致印证当r变大时，v变小.教学目标一、知识目标 1.了解人造卫星的有关知识.2.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度.二、能力目标通过用万有引力定律推导第一宇宙速度，培养学生运用知识解决问题的能力.三、德育目标 1.通过介绍我国在卫星发射方面的情况，激发学生的爱国热情.2.通过简述宇宙的产生过程，使学生明确宇宙将如何演化下去的问题需要我们不断地去探索增强学生学习物理的兴趣.教学重点 1.第一宇宙速度的推导.2.运行速率与轨道半径之间的关系.教学难点运行速率与轨道半径之间的关系.教学方法关于第一宇宙速度和地球同步卫星轨道的教学，采用电教法、推导法、归纳法、讲授法等综合教法进行.教学用具投影片、CAI课件（牛顿描绘的人造卫星原理图）、有关天体的录像资料.教学过程教学步骤用投影片出示本节课的学习目标.1.了解人造卫星的有关知识.2.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度.一、导1.问：在高山上用不同的水平初速度抛出一个物体，不计空气阻力，它们的落地点相同吗？（它们的落地点不同，速度越大，落地点离山脚越远.因为在同一座高山上抛出，它们在空中运动的时间相同，速度大的水平位移大，所以落地点也较远.）教师：假设被抛出物体的速度足够大，物体的运动情形又如何呢？学生进行猜想. 教师总结，并用多媒体模拟. 如果地面上空有一个相对于地面静止的物体，它只受重力的作用，那么它就做自由落体运动，如果物体在空中具有一定的初速度，且初速度的方向与重力的方向垂直，那么它将做平抛运动，牛顿曾设想过：从高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，落地点也一次比一次离山脚远，如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将围绕地球旋转，成为一颗绕地球运动的人造地球卫星，简称人造卫星.（牛顿的设想：物体的速度足够大时，物体不再回到地面，成为地球卫星．）人造卫星简介：①前苏联1957年10月4日发射第一颗人造地球卫星，卫星重83.6kg中国1970年4月24日发射第一颗人造地球卫星，卫星重173kg②人造卫星的分类 a．轨道分类：同步卫星、极地卫星、任一轨道卫星。

第三章 §3.4人造卫星 宇宙速度 探究案一、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v 1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 m 2/kg 2 g =9.8m/s 2 ）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”。

v 1=7.9 km/s 。

拓展:如果此时的发射速度大于v 1 ，物体将会做什么运动？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，v ２=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。

V ３=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a n 、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：由此可得，第一宇宙速度是最大的运行速度。

人造卫星宇宙速度设计思想：本节内容是万有引力定律应用的重点内容，是匀速圆周运动和万有引力定律的结合。

通过本节的学习，树立万有引力定律在天体运动中应用的基本思想，理清各物理量之间的关系，把握求解天体运动问题的基本思路和方法。

在设计思想上力求起点低，更直观，表达新课标的理念。

让学生充分参与课堂教学，真正成为课堂的主体。

教学方法：讲授、讨论并辅以多媒体演示以及网络环境下的自学等多种形式的教学方法，表达STS教育和综合化思路，有效地利用各种教学手段，丰富学生的学习方法，优化教学过程。

本节课的难点是第一宇宙速度的推导，先给学生一个物理情境，去推导一个运行速度，然后在辅以第一宇宙速度的概念，再去讨论第一宇宙速度的意义，这样学生更容易掌握，理解，更容易突破难点。

一、教学目标〔一〕知识与技能1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2通过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i1体验概念的形成过程2培养学生自学和应用网络资源的能力。

3通过万有引力推导第一宇宙速度，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力〔三〕情感、态度与价值观：1通过介绍我国在卫星方面的知识，激发学生的爱国情怀2感知人类探索宇宙的梦想，促使学生形成为献身科学的人生价值观。

3理解科学技术与社会的互动关系，同时培养学生科学的某某意识。

二、教学重点与难点教学重点：人造卫星的发射和运行原理教学难点：第一宇宙速度的推导三教学内容的变化1教学要求的区别旧教材新教材1了解人造卫星的有关知识2知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度1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2通过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.2引入的区别旧教材：演示牛顿设想原理图。

由于抛出速度不同，物体的落点也不同。

第二册人造卫星宇宙速度物理教案范文一、教学目标1.让学生了解人造卫星的概念及其发射过程。

2.理解宇宙速度的概念，掌握第一、第二、第三宇宙速度的计算方法。

3.培养学生的实验操作能力，提高分析问题和解决问题的能力。

二、教学重点与难点1.教学重点：人造卫星的发射过程，宇宙速度的概念及计算方法。

2.教学难点：宇宙速度的计算方法。

三、教学过程1.导入（1）展示我国发射的人造卫星图片，引导学生关注人造卫星的发射过程。

（2）提问：人造卫星是如何发射到太空的？发射过程中需要满足哪些条件？2.教学内容（1）人造卫星的发射过程a.讲解人造卫星的发射原理，通过动画展示发射过程。

b.分析发射过程中所需的动力、速度等条件。

（2）宇宙速度的概念a.讲解第一宇宙速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度的定义。

b.比较三个宇宙速度的大小及适用范围。

（3）宇宙速度的计算方法a.推导第一宇宙速度的计算公式：v1=√(GM/R)b.讲解第二宇宙速度、第三宇宙速度的计算方法。

3.实验操作（1）分组实验：测量不同高度下物体的重力加速度。

（2）根据实验数据，推导出第一宇宙速度的计算公式。

4.课堂讨论（1）讨论人造卫星发射过程中可能遇到的问题及解决方法。

（2）分析宇宙速度在实际应用中的重要性。

5.作业布置（1）查阅资料，了解我国人造卫星的发射历程。

（2）计算地球表面附近的第一宇宙速度。

四、教学评价1.课堂表现：观察学生在课堂上的参与度、提问回答情况等。

2.实验操作：评价学生在实验操作中的表现，如操作规范、数据记录等。

3.作业完成情况：检查学生作业的完成质量，如解题过程、计算结果等。

五、教学反思2.针对学生的实际情况，调整教学策略，提高教学效果。

通过本节课的学习，学生应能掌握人造卫星的发射过程、宇宙速度的概念及计算方法，提高实验操作能力和分析问题的能力。

在教学过程中，教师要注意引导学生主动参与，激发学生的学习兴趣，培养学生的创新意识。

重难点补充：教学内容：（1）人造卫星的发射过程a.讲解人造卫星的发射原理，通过动画展示发射过程。