高中物理第三章万有引力定律第4节人造卫星宇宙速度课件教科必修2 (1)

小学+初中+高中+努力=大学

小学+初中+高中+努力=大学第4节人造卫星宇宙速度2 深度剖析三个宇宙速度（答题时间：30分钟）1. 欧洲天文学家发现了可能适合人类居住的行星“格里斯581c”。该行星的质量是地球的m倍，直径是地球的n倍。设在该行星表面及地球表面发射人造卫星的最小发射速度分别为v1、v2，则v1/v2的比值为（）A. 3/nmB. m/n C.nm/3D.nm/2. 我国首次载人飞船从2003年10月15日9时绕地球飞行14圈后，历时21小时于10月16日上午6时左右安全返回到内蒙古主着陆场，若飞船的运动近似地看作近地匀速圆周运动，地球对飞船的万有引力提供飞船做圆周运动的向心力，引力常量G＝6.67×10－11N?m2/kg2，则下列说法正确的是（）A. 要使载人飞船从近地圆轨道返回地球，飞船需点火加速B. 载人飞船在近地圆轨道上的运行速度可能大于第一宇宙速度C. 通过以上数据可算出地球质量D. 通过以上数据可算出地球的平均密度3. 举世瞩目的“神舟”六号航天飞船的成功发射和顺利返回，显示了我国航天事业取得的巨大成就，已知地球的质量为M，引力常量为G，设飞船绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r，则飞船在圆轨道上运行的速率为（）A. MrGB. GrMC. GMrD. rGM4. 关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是（）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. 第一宇宙速度又叫逃逸速度D. 第一宇宙速度跟地球的半径无关5. （多选）在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ。则（）小学+初中+高中+努力=大学

小学+初中+高中+努力=大学A. 该卫星的发射速度必定大于11.2km/s B. 卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9km/s C. 在轨道Ⅰ上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度D. 卫星在Q点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ6. 如图所示，宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P点，沿水平方向以初速度0v抛出一个小球，测得小球经时间t落到斜坡上另一点Q，斜面的倾角为α，已知该星球的半径为R。不考虑其他可能存在的阻力。求该星球上的第一宇宙速度。7. 已知海王星和地球的质量比M1：M2＝16：1，它们的半径比R1：R2＝4：1。求：（1）海王星和地球的第一宇宙速度之比v1：v2；（2）海王星表面和地球表面重力加速度之比g1：g2。

1 第4节 人造卫星 宇宙速度

教学过程：

教学环节 教学内容 教学说明

一、利用图片，创设情景，引出课题

二、探究卫星是如何发射和环绕的 1．由学生讲述卫星的形成过程．

2．观看视频：“嫦娥一号”的发射、变轨和环绕地球运行的模拟演示．

卫星的形成过程很复杂，经过简化可以看出有这样几步：发射、转轨、环绕． 随着“神舟五号”、“神舟六号”和“嫦娥一号”的发射，各种媒体全方位报道，学生对卫星的了解程度已经很高了，给学生机会回顾和感受．

提出问题．

三、如何研究卫星的运动 1．观看视频：卫星模拟轨道．

一部分卫星的轨道是圆的，还有一部分卫星的轨道是椭圆的．

我们把椭圆轨道也近似为圆来处理，这样就可以按照圆周运动的规律来研究卫星的运动了．

2．神舟五号的椭圆轨道远地点和近地点的距离分别是 350 千米和 200 千米．地球半径是

6400 千米，请学生讨论说明能否近似用圆周运动代替椭圆轨道研究卫星问题．

3．探究卫星做圆周运动时由什么力提供向心力．地球对卫星的引力和卫星需要的向心力之间有什么样的关系？ 课件演示各种不同的卫星轨道．教师总是告诉学生用圆周运动规律处理卫星问题，学生会是心存疑虑：“这样的处理有用吗？”

用圆周运动处理卫星问题不仅简化了问题，也是符合实际情况的．通过真实数据让学生心悦诚服地接受这种近似．

四、推导卫星的环绕速度、角速度、周期

（一）线速度以及线速度的变化 1．人造地球卫星在空中运行时 , 仅受到地球对它的万有引力作用，这时，这个运动就是卫星做匀速圆周运动所需要的向心力．

根据

由上式可知， r 越大，即卫星离地面越高 ,

它环绕地球运动的速度v越小．对于靠近地面运行的卫星，可以认为 r 近似等于地球的半径地球对物体的引力近似等于卫星的重力 mg ，则有： 由学生推导并讨论线速度、角速度、周期随轨道半径的变化．

线速度随着半径的变化而变化．

1 第4节 人造卫星 宇宙速度

教学过程：

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，为新课打好知识基础，又激发起学生学习知识、解决问题的欲望．

过程2：创设情境，合理分析，激发

①观看视频“万户奔月”

地球的天然卫星是月亮，人们自古就有“奔月”的梦想，我国古代的万户就是其中一个，他曾经将自己用 47 枚火箭捆绑，尝试飞天，点火后火箭爆炸，万户不幸牺牲．

教师提问：万户问什么没有成功？

学生分析回答．

一次次的失败并没有阻止人类进行太空探索活动．终于，第一颗人造卫星于 1957 年 10 月 4 日 在前苏联升空，中国也于 1970 年发射了第一颗人造卫星．特别是去年 10 月 15 日至 16 日，中国第一次实现载人航天，宇航员杨利伟乘坐“神舟五号”绕地飞行 14 圈，顺利返回，圆了中国人盼望已久的飞天之梦，这是每一个中国人的骄傲和自豪！

教师提问：“那么人类是怎样把物体发射出去，送入太空的呢？”

②观察动画 “牛顿的设想” 1 、 2 、 3 步．

教师提问：为什么都落回了地面？ 学生回答，因为受到万有引力，有的说是重力的作用．

教师提问：观察和比较不同速度的物体运动轨迹，你能发现什么？学生观察、思考讨论，得出物体的初速度越大，飞得越远．

教师提问：从刚才的结论，你还能想到什么？学生回答物体会围绕地球转动，速度大到一定程度，物体将做离心运动，可能飞出太阳系．

1 第4节 人造卫星 宇宙速度

教学过程：

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，为新课打好知识基础，又激发起学生学习知识、解决问题的欲望．

过程2：创设情境，合理分析，激发

①观看视频“万户奔月”

地球的天然卫星是月亮，人们自古就有“奔月”的梦想，我国古代的万户就是其中一个，他曾经将自己用 47 枚火箭捆绑，尝试飞天，点火后火箭爆炸，万户不幸牺牲．

教师提问：万户问什么没有成功？

学生分析回答．

一次次的失败并没有阻止人类进行太空探索活动．终于，第一颗人造卫星于 1957 年 10 月 4 日 在前苏联升空，中国也于 1970 年发射了第一颗人造卫星．特别是去年 10 月 15 日至 16 日，中国第一次实现载人航天，宇航员杨利伟乘坐“神舟五号”绕地飞行 14 圈，顺利返回，圆了中国人盼望已久的飞天之梦，这是每一个中国人的骄傲和自豪！

教师提问：“那么人类是怎样把物体发射出去，送入太空的呢？”

②观察动画 “牛顿的设想” 1 、 2 、 3 步．

教师提问：为什么都落回了地面？ 学生回答，因为受到万有引力，有的说是重力的作用．

教师提问：观察和比较不同速度的物体运动轨迹，你能发现什么？学生观察、思考讨论，得出物体的初速度越大，飞得越远．

教师提问：从刚才的结论，你还能想到什么？学生回答物体会围绕地球转动，速度大到一定程度，物体将做离心运动，可能飞出太阳系．