高中物理第六章万有引力与航天5宇宙航行(2)教案必修2

万有引力的两大疑难问题
一、【教材分析及在高考中的地位】
本节课有两个模块，卫星的变轨和同步卫星、近地卫星、赤道上的物体的线速度，加速度的比较，学生在之前已经学习了平抛运动、圆周运动和向心力等知识以及万有引力定律为本节课的学习做好铺垫，重点讲述人造卫星的发射原理、人造卫星绕地球做圆周运动的动力学原因和人造卫星的运行问题。

人造卫星是万有引力定律在天文学上应用的一个实例，是人类征服自然的见证，体现了知识的力量，是学生学习、了解现代科技知识的一个极好素材。

本节课与社会生活有着密切的联系，如气象卫星与天气预报，卫星定位系统与自动导航汽车等，更值得大家瞩目的是近年来我国的航天事业取得了辉煌的成绩，所以本节课具有广泛的现实意义和科研价值，而且也很有可能在近三年的高考中成为热点。

二、【学情分析】
1、学生已经基本掌握万有引力定律和圆周运动的知识；
2、学生的综合分析能力还比较的弱。

3、设计重趣味性与知识性的结合。

三、【教学重点】
1、卫星变轨原理。

2、近地卫星、同步卫星、赤道上的物体的比较。

四、【教学难点】
打破原来的供需关系，让卫星实现离心运动或近心运动，从而达到变轨的目的。

五、【学习目标】
1、通过新课引入，调动起学生的学习兴趣和积极性。

2、通过教师精讲与小组合作学习知道卫星变轨的基本思路和应用。

3、通过小组讨论和总结掌握分析近地卫星，同步卫星，赤道上的物体的比较。

六、【探究案】
新课引入
探究一、卫星变轨
卫星变轨概念：由于技术上的需要，有时要在适当的位置短时间启动卫星上的发动机，使卫星的速度发生突变，让其运行轨道发生改变，最终到达预定的目标。

小组合作学习（一）
问题1、卫星从轨道1上的P点转移到轨道2上做的是
（）运动，需要改变卫星的（），所以经过P点的
速度V p1、速度V p2的大小关系是（）。

问题2、卫星从2轨道上的近地点P点向远地点Q点运动
的过程中，卫星的速度（），经过P点的速度V p2和经过
Q点的速度V Q2的大小关系是（）。

问题3、欲使卫星从轨道2上的Q点转移到轨道3，卫星
需要（）所以V Q2与V Q3速度的大小关系是（）
问题4、卫星在1轨道和3轨道做的都是圆周运动，所以
根据“高轨低速周期长”，得V p1与V Q3的速度大小关系是（）
问题5、综合以上分析得出卫星在轨道上各点速度的大小关系（）
小组合作学习（二）
问题：比较卫星在轨道Ⅰ上经过P点时的加速度ap1 ，与它在轨道Ⅱ上经过P点时的加速度ap2 ，在轨道Ⅱ上经过Q点时的加速度aQ2，在轨道Ⅲ上经过Q点时的加速度aQ3大小关系如何？
总结：
1、速度关系：
加速度关系：
2、圆轨道与椭圆轨道的互变：（1）从低轨道来到高轨道，在轨道连接点需要加速；
（2）卫星的回收是发射的逆过程，从高轨道回到低轨道，在轨道连接点需要减速。

3、卫星到达椭圆轨道与圆轨道的公切点时，卫星受到的万有引力相同，所以加速度相同
练习：如图所示，“嫦娥一号”探月卫星被月球捕获后，首先稳定在椭圆轨道Ⅰ上运动，其中P、Q两点分别是轨道Ⅰ的近月点和远月点，Ⅱ是卫星绕月球做圆周运动的轨道，轨
道Ⅰ和Ⅱ在P点相切，则( )
Ⅰ运动，在P点的速度大于Q点的速度
Ⅰ运动，在P点的加速度小于Q点的加速度
Ⅰ、Ⅱ运动到P点的加速度不相等
Ⅰ进入轨道Ⅱ，须在P点加速
探究二、同步卫星（A点）、近地卫星（B点）、赤道上物体(C点）
的比较
小组合作学习（三）
问题一：比较三者的V的关系
结果：
问题二：比较三者的a
结果：
七、【当堂检测】
1、（所有同学）四颗地球卫星a、b、c、d的排列位置如图7所示，其中a是静止在地球赤道上还未发射的卫星，b是近地轨道卫星，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，四颗卫星相比较( )
D.d的运动周期可能是23 h
2、（所有同学）【变式训练】如图所示，某航天器，首先稳定在椭圆轨道Ⅰ
上运动，其中P、Q两点分别是轨道Ⅰ的近月点和远月点，Ⅱ是卫星绕月球
做圆周运动的轨道，轨道Ⅰ和Ⅱ在P点相切，则( )
Ⅰ运动，在P点的加速度等于Q点的加速度
Ⅰ、Ⅱ运动到P点的加速度相等
Ⅱ进入轨道Ⅰ，须在P点加速
Ⅰ运动，在P点的速度小于Q点的速度
3、（A层同学）如图所示，a为地面上的待发射卫星，b为近地圆轨道卫星，
c为地球同步卫星.三颗卫星质量相同.三颗卫星的线速度分别为va、vb、vc，
角速度分别为ωa、ωb、ωc，周期分别为Ta、Tb、Tc，向心力分别为Fa、
Fb、Fc，则( )
A.ωa＝ωc<ωb
B.Fa＝Fc<Fb
C.va＝vc<vb
D.Ta＝Tc>Tb。