第六节宇宙速度人造地球卫星

教学课题§3-6宇宙速度人造地球卫星第88页课的类型新授课（45分钟）教学对象一年级职业中专生教学目的和要求知识目标1．正确理解人造卫星作圆周运动时，各物理量之间的关系。2．知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。3．培养学生自学和应用网络资源的能力。4．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能力目标通过学习万有引力定律在天文学上的应用，通过解世界和中国的航天事业的发展，了解世界上第一颗人造卫星、第一个宇宙飞船、第一个宇航员的知识，增强学生的爱国主义热情．情感目标通过学习万有引力定律在天文学上的应用，使学生真切感受到用自己所学的物理知识能解决天体问题，能解决实际问题，增强学生学习物理的热情教学重点万有引力定律的应用教学难点人造地球卫星的发射教学方法电教法、推导法、归纳法、讲授法教具和仪器多媒体和计算机教学过程教学内容说明新课导入我们在看电视实况转播时总听到解说员讲：电视机前的观众朋友们：我们正在通过太平洋上空或印度洋上空的通讯卫星转播电视实况，那么卫星是如何发射出去的？人造卫星的运行速率与其轨道半径有何关系？本节课我们就来学习——人造卫星宇宙速度【板书】§3-6宇宙速度人造地球卫星故事引入讲授新课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加，会发生什么情况呢？【板书】一．人造卫星发射原理牛顿的人造地球卫星设想原理：平抛运动由于抛出速度不同，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。故事引入观察人造卫星原理图ABCDV0E讲授新课那么人造卫星的轨道半径和它的运动速率之间有什么关系呢？下面我们就来学习这个问题。【板书】二．宇宙速度问题一：设一颗人造卫星沿圆形轨道绕地球运转.①教师：卫星绕地球运转的向心力由什么力提供？学生：由卫星所受地球的万有引力来提供.②据上述关系你能得到什么表达式？人造卫星的运行速率与其轨道半径有何关系？引导：人造卫星绕地球运转的向心力由什么力提供？（万有引力）设地球质量为M，某颗卫星运动的轨道半径为r，此卫星质量为m，它受到地球对它的万有引力为等式两边都有m，可以约去，说明与卫星质量无关。于是我们得到讨论：v与r之间的关系：学生：由于GM一定，r越小，线速度v越大，反之，r越大，v越小.教师：由此我们得到：距地面越高的卫星运转速率越小.那么，是向高轨道发射困难，还是向低轨道发射卫星困难呢？学生：向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要困难，因为向高轨道发射卫星，火箭要克服地球对它的引力做更多的功对于近地人造卫星，卫星的运转半径约等于地球半径R，可求得v1=7.9km/s。这就是卫星绕地面附近作圆周运动所需的速度，叫第一宇宙速度，也称环绕速度。学生总结向心力由万有引力得到回顾万有引力定律的表达式讲授新课【板书】：第一宇宙速度v=7.9km/s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。【板书】：第二宇宙速度v=11.2km/s如果物体的发射速度再大，达到或超过16.7km/s时，物体将能够摆脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外。16.7km/s这个速度称为第三宇宙速度。【板书】：第三宇宙速度v=16.7km/s【板书】三、同步通信卫星地球同步卫星是指其公转周期和地球自转的周期相等的卫星。地球同步卫星有几个明显的特点：（演示课件）【板书】特点：周期一定--23小时56分4秒方位一定--赤道上空高度一定--3.6×107m根据数据推到出宇宙三速度的大小巩固练习1.一颗在圆形轨道上运行的人造地球卫星，轨道半径为r，它的线速度大小为v，问:当卫星的轨道半径增大到2r时，它的线速度是多大？重力变为原来的多少倍？2.天文台测得一颗卫星沿半径为R的圆形轨道绕某行星转动，周期为T，求卫星的向心加速度和行星的质量。根据练习情况，提出新的疑问。小结通过本节课的学习，我们知道了：1.第一宇宙速度（环绕速度）2.第二宇宙速度（脱离速度）3.第三宇宙速度（逃逸速度）v3=16.7km/课后作业课后习题1.2