人造卫星 宇宙速度--李霞

物理教案－人造卫星宇宙速度一、教学目标：1. 让学生了解人造卫星的基本概念及其在太空中的运动规律。

2. 掌握第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度的定义及意义。

3. 能够运用宇宙速度的概念解释一些与卫星相关的现象。

二、教学内容：1. 人造卫星的基本概念：介绍人造卫星的定义、分类及其在地球轨道上的运动。

2. 第一宇宙速度：解释第一宇宙速度的概念，让学生了解其与卫星轨道稳定性的关系。

3. 第二宇宙速度：阐述第二宇宙速度的含义，引导学生认识卫星脱离地球引力束缚的重要性。

4. 第三宇宙速度：讲解第三宇宙速度的定义，让学生掌握卫星逃离太阳系的速度门槛。

5. 宇宙速度在实际应用中的案例分析：分析一些实际案例，让学生了解宇宙速度在航天技术中的重要作用。

三、教学方法：1. 采用讲授法，系统地讲解人造卫星的基本概念、宇宙速度的定义及意义。

2. 利用多媒体演示卫星轨道运动、宇宙速度计算等环节，增强学生的空间想象能力。

3. 案例分析法：通过分析实际案例，让学生了解宇宙速度在航天技术中的应用。

4. 讨论法：组织学生分组讨论，分享对宇宙速度的理解和感悟。

四、教学准备：1. 多媒体教学设备：用于展示卫星轨道运动、宇宙速度计算等环节。

2. 教学课件：包含人造卫星图片、宇宙速度示意图等。

3. 实际案例资料：用于分析宇宙速度在航天技术中的应用。

五、教学过程：1. 导入新课：简要介绍人造卫星的基本概念，激发学生对宇宙速度的兴趣。

2. 讲解第一宇宙速度：阐述第一宇宙速度的定义，让学生了解其与卫星轨道稳定性的关系。

3. 讲解第二宇宙速度：阐述第二宇宙速度的含义，引导学生认识卫星脱离地球引力束缚的重要性。

4. 讲解第三宇宙速度：讲解第三宇宙速度的定义，让学生掌握卫星逃离太阳系的速度门槛。

5. 案例分析：分析一些实际案例，让学生了解宇宙速度在航天技术中的重要作用。

6. 课堂小结：回顾本节课的主要内容，强调宇宙速度在航天领域的重要性。

7. 布置作业：设计一些有关宇宙速度的练习题，巩固所学知识。

在案例分析环节，我选择了几个典型的案例进行分析，使学生深入了解人造卫星和宇宙速度的特性和重要性。通过小组讨论，学生能够主动思考和探讨这些案例对实际生活或学习的影响，以及如何应用人造卫星和宇宙速度知识解决实际问题。
在课堂展示与点评环节，学生能够积极表达自己的观点和想法，通过互动交流，全班学生对人造卫星和宇宙速度有了更深入的认识和理解。最后，我通过课堂小结，回顾了本节课的主要内容，强调了人造卫星和宇宙速度的重要性和意义，布置了课后作业，以巩固学习效果。
学情分析
为了更好地开展本节课的教学，我对学生的学情进行了全面的分析。
首先，从学生的知识层面来看，我班的学生已经掌握了基本的物理知识，对于一些概念和原理有一定的理解。然而，由于人造卫星和宇宙速度这些内容较为复杂，涉及到一些新的概念和计算方法，对于部分学生来说可能存在一定的难度。因此，在教学过程中，我需要注重基础知识的巩固，并通过生动的实例和形象的教学工具，帮助学生理解和掌握这些新的知识。
讲解人造卫星的定义，包括其主要分类和轨道特点。
详细介绍不同类型的人造卫星及其轨道特点，使用图表或示意图帮助学生理解。
3.宇宙速度案例分析（10分钟）
目标：通过具体案例，让学生深入了解宇宙速度的特性和重要性。
过程：
选择几个与宇宙速度相关的案例进行分析。
详细介绍每个案例的背景、特点和意义，让学生全面了解宇宙速度的计算方法及其应用。
1.科学探究：通过观察、实验和分析，使学生掌握人造卫星的分类、轨道特点及宇宙速度的计算方法，培养学生的观察能力、实验能力和分析能力。
2.科学思维：引导学生运用逻辑推理、归纳总结等思维方法，理解宇宙速度的概念及其在实际应用中的意义，培养学生的抽象思维和批判性思维。
3.科学态度：培养学生对宇宙科技的兴趣和好奇心，使学生在学习过程中保持积极的态度和求知欲，培养学生的责任感和使命感。

针对训练
我国发射的“天宫一号”卫星和“神舟八号”卫
星在对接前， “天宫一号”的运行轨道高度为 350 km， “神 舟八号”的运行轨道高度为 343 km.它们的运行轨道均视为 圆，则 A.“天宫一号”比“神舟八号”线速度大 B.“天宫一号”比“神舟八号”周期长 C.“天宫一号”比“神舟八号”角速度大 D.“天宫一号”比“神舟八号”加速度大 ( B )
注意：绝不可能有轨道圆心在地轴上（非地心）的 卫星
异步轨道 异步轨道
赤道
同步轨道
极地轨道
卫星的线速度、角速度、周期、向心加速度与轨道 半径的关系：
Mm v GM 1 (1)由G 2 m v v r r r r Mm GM 1 2 (2)由G 2 mr 3 r r r3
4.已知地球的半径是 6.4×106 m，地球的自转周期是 24 h，地球 的质量是 5.98×10 kg，引力常量 G＝6.67×10 若要发射一颗地球同步卫星，试求： (1)地球同步卫星的轨道半径 r； (2)地球同步卫星的环绕速度 v， 并与第一宇宙速度比较大小 关系.
解析 (1)根据万有引力提供向心力得 2π GMm 2 r2 ＝mω r，ω＝ T ， 3 GMT2 则 r＝ 4π2 3 6.67×10－11×5.98×1024×24×3 6002 ＝ m≈4.2×107 m 2 4×3.14
1.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.第一宇宙速度跟地球的质量无关 D.第一宇宙速度跟地球的半径无关
(
A
)
Mm v2 G 2 m R R
GM v 7.9km / s R
二、卫星的运行
卫星做匀速圆周运动的向心力由地球对卫星的万有引 力提供，由于万有引力的方向总是指向地心，所以卫 星圆周运动的轨道圆心一定在地球球心处。

地球
V1=7.9km/s
宇宙探 秘
阅读材 料
“黑洞”
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9、静夜四无邻，荒居旧业贫。。2021/5/212021/5/21Friday, May 21, 2021
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10、雨中黄叶树，灯下白头人。。2021/5/212021/5/212021/5/215/21/2021 4:17:47 AM
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11、以我独沈久，愧君相见频。。2021/5/212021/5/212021/5/21May-2121-May-21
等于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的吸
V2=11.2km/s
引，不在绕地球运行。我们把这个速度叫
第二宇宙速度。达到第二宇宙速度的还受 到太阳的引力。
3、第三宇宙速度：如果物体的速度等于或 大于16.7km/s，物体就摆脱了太阳引力的束 缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。我们 把这个速度叫第三宇宙速度。
金星的第一宇宙速度：
v G r m G R m 0 0 . .8 9 2 5 7 .9 0 0 . .8 9 m 2 5 /s 7 .3 m /s
§6-5 人造卫星 宇宙速度
五、课堂练习：下列说法是否正确？为什么？
1、人造地球卫星由于大气阻力的作用，轨道半径逐渐减小，它 的线速度将逐渐减小，而周期逐渐增大。
§6-5 人造卫星 宇宙速度
一、人造卫星：在地球上抛出的物体，当它的速度足够大时， 物体就永远不会落到地面上，它将围绕地球旋 转，成为一颗人造地球卫星。简称人造卫星。
V0 O
地球
A
B
C
D
以平抛运动为模型的推理过程
牛顿人造卫星原理图
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